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[电机控制专用MCU]

PID控制与调参

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比例控制
成比例地反映控制系统的偏差信号,P参数越大比例作用越强,动态响应越快,消除误差的能力越强。但实际系统是有惯性的,控制输出变化后,实际值变化还需等待一段时间才会缓慢变化。由于实际系统是有惯性的,比例作用不宜太强,过大比例系数不仅会使系统的超调量增大,而目会使系统稳定裕度变小,甚至不稳定。
举个例子,假设我们需要把水位稳定在A处,而实际在B处,那么水位差值Diff=A-B,那么这个时候需要往里面加水量为Kp*Diff,Kp就是比例控制系数。如果A>B,Diff为正,就往里加水;反之,Diff为负,就从里面舀水。那么只要预期水位和实际水位有差值,通过加减水来调水位。在整个过程中,如果Kp的值比较大,从B水位达到A水位的速度快,但是在B水位已经接近A水位时,系统会产生比较大的震荡;如果Kp的值比较小,B水位在接近A水位时系统震荡小,但是从B水位达到A水位的速度慢。所以P参数的大小应在以上定量计算的基础上根据系统响应情现场调试决定,通常将P参数由大向小调,以能达到最快响应又无超调(或无大的超调)为最佳参数。
积分控制
积分控制部分主要作用是用于消除静差,提高系统的无差度。比例控制只能尽量将Diff调节到0,而微分的作用是将曲线的斜率控制到0则停止对其作用,但斜率为0的时候Diff并不一定为0。这时,就需要积分来起作用。只要Diff不为0就会存在静差,只要存在静差那么积分就会对系统就会产生影响,直致系统的Diff值为0,从而PID控制在理论上达到一个非常精确的控制效果。
微分控制
反映偏差信号的变化趋势,并能在偏差信号变得太大之前,在系统中引入一个有效的早期修正信号。但在FOC算法中,不管是ID或者IQ,只用了PID控制器中的PI。 这是因为PID 控制器的微分项 (D) 用来增强控制器对误差信号变化速率的响应速度;如果使用了D项,将导致PWM占空比的过度变化,将影响算法的运行,并产生过电流断电。

从图形看PID调试

1.红色   2.黄色   3.绿色   4.浅蓝   5.蓝色

1.实际值快速接近设定值,出现较大超调。可能是由于P过大和/或I太短导致。
2.实际值非常迅速的接近设定值,并且出现小的超调。如果客户要求必须对误差和设定值改变迅速做出响应,这是一种相对良好的控制行为。
3.实际值缓慢接近设定值,并且无超调。如果控制器不允许任何超调,这是一种良好的控制行为。
4.实际值缓慢接近设定值,波形向下倾斜。这可能是由于P太小和/或I时间太长。
5.实际值非常缓慢的接近设定值。这可能是由于P太小和/或I时间太长。

调参口诀
参数整定找最佳,从小到大顺序查
先是比例后积分,最后再把微分加
曲线振荡很频繁,比例度盘要放大
曲线漂浮绕大湾,比例度盘往小扳
曲线偏离回复慢,积分时间往下降
曲线波动周期长,积分时间再加长
曲线振荡频率快,先把微分降下来
动差大来波动慢。微分时间应加长
理想曲线两个波,前高后低 4 比 1
一看二调多分析,调节质量不会低


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沙发
caigang13| | 2024-9-3 14:32 | 只看该作者
PID算法虽然很简单,但是难在参数调优。

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