資料介紹
很多同學都不清楚PID是個什么東西,因為很多不是自動化的學生。他們開口就要資料,要程序。這是明顯的學習方法不對,起碼,首先,你要理解PID是個什么東西。
本文以通俗的理解,以小車縱向控制舉例說明PID的一些理解。
首先,為什么要做PID?由于外界原因,小車的實際速度有時不穩定,這是其一,要讓小車以最快的時間達達到既定的目標速度,這是其二。速度控制系統是閉環,才能滿足整個系統的穩定要求,必竟速度是系統參數之一,這是其三。
小車調速肯定不是線性的,外界因素那么多,沒人能證明是線性的。如果是線性的,直接用P就可以了。比如在PWM=60%時,速度是2M/S,那么你要它3M/S,就把PWM提高到90%。因為90/60=3/2,這樣一來太完美了。完美是不可能的。 那么不是線性的,要怎么怎么控制PWM使速度達到即定的速度呢?即要快,又要準,又要狠。(即快準狠)系統這個速度的調整過程就必須通過某個算法調整,一般PID就是這個所用的算法。
可能你會想到,如果通過編碼器測得現在的速度是2.0m/s,要達到2.3m/s的速度,那么我把pwm增大一點不就行了嗎?是的,增大pwm多少呢?必須要通過算法,因為PWM和速度是個什么關系,對于整個系統來說,誰也不知道。要一點一點的試,加個1%,不夠,再加1%還是不夠,那么第三次你還會加1%嗎?很有可能就加2%了。通過PID三個參數得到一個表達式:△PWM=a *△V1+b *△V2+c *△V3,a b c是通過PID的那個長長的公式展開,然后約簡后的數字,△V1 ,△V2 ,△V3 此前第一次調整后的速度差 ,第二次調整后的速度差,第三次。。。。。一句話,PID要使當前速度達到目標速度最快,需要建立如何調整pwm和速度之間的關系。
輸入輸出是什么: 輸入就是前次速度,前前次速度,前前前次速度。 輸出就是你的PWM應該增加或減小多少。
為了避免教科書公式化的說明,本文用口語化和通俗的語言描述。雖然不一定恰當,但意思差不多,就是那個事。如果要徹頭徹尾地弄PID,建議多調試,寫幾個仿真程序。
PID一般有兩種:位置式PID和增量式PID。在小車里一般用增量式,為什么呢?位置式PID的輸出與過去的所有狀態有關,計算時要對e(每一次的控制誤差)進行累加,這個計算量非常大,而明沒有必要。而且小車的PID控制器的輸出并不是絕對數值,而是一個△,代表增多少,減多少。換句話說,通過增量PID算法,每次輸出是PWM要增加多少或者減小多少,而不是PWM的實際值。
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