|
|
很多同學(xué)都不清楚PID是個(gè)什么東西，因?yàn)楹芏嗖皇亲詣?dòng)化的學(xué)生。他們開(kāi)口就要資料，要程序。
這是明顯的學(xué)習(xí)方法不對(duì)，起碼，首先，你要理解PID是個(gè)什么東西。
本文以通俗的理解，以小車縱向控制舉例說(shuō)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(shí)際速度有時(shí)不穩(wěn)定，這是其一，
要讓小車以最快的時(shí)間達(dá)達(dá)到既定的目標(biāo)速度，這是其二。
速度控制系統(tǒng)是閉環(huán)，才能滿足整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定要求，必竟速度是系統(tǒng)參數(shù)之一，這是其三.
小車調(diào)速肯定不是線性的，外界因素那么多，沒(méi)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(shí)，速度是2M/S，那么你要它3M/S，就把PWM提高到90%。因?yàn)?0/60=3/2，這樣一來(lái)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(dá)到即定的速度呢？即要快，又要準(zhǔn)，又要狠。（即快準(zhǔn)狠
）系統(tǒng)這個(gè)速度的調(diào)整過(guò)程就必須通過(guò)某個(gè)算法調(diào)整，一般PID就是這個(gè)所用的算法。
可能你會(huì)想到，如果通過(guò)編碼器測(cè)得現(xiàn)在的速度是2.0m/s,要達(dá)到2.3m/s的速度，那么我把pwm增大一點(diǎn)不
就行了嗎？是的，增大pwm多少呢？必須要通過(guò)算法，因?yàn)镻WM和速度是個(gè)什么關(guān)系，對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，誰(shuí)也
不知道。要一點(diǎn)一點(diǎn)的試，加個(gè)1%,不夠，再加1%還是不夠，那么第三次你還會(huì)加1%嗎？很有可能就加2%了。
通過(guò)PID三個(gè)參數(shù)得到一個(gè)表達(dá)式：△PWM=a *△V1+b *△V2+c *△V3,a b c是通過(guò)PID的那個(gè)長(zhǎng)長(zhǎng)的公式展開(kāi)
，然后約簡(jiǎn)后的數(shù)字，△V1 ，△V2 ，△V3 此前第一次調(diào)整后的速度差 ,第二次調(diào)整后的速度差,第三次。。
。。。一句話，PID要使當(dāng)前速度達(dá)到目標(biāo)速度最快，需要建立如何調(diào)整pwm和速度之間的關(guān)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(yīng)該增加或減小多少。
PID實(shí)際編程的過(guò)程的，要注意的東西還是有幾點(diǎn)的。PID這東西可以做得很深。
1 PID的診定。湊試法，臨界比例法，經(jīng)驗(yàn)法。
2 T的確定，采樣周期應(yīng)遠(yuǎn)小于過(guò)程的擾動(dòng)信號(hào)的周期，在小車程序中一般是ms級(jí)別。
3 目標(biāo)速度何時(shí)賦值問(wèn)題，如何更新新的目標(biāo)速度?這個(gè)問(wèn)題一般的人都乎略了。目標(biāo)速度肯定不是個(gè)恒定的，那么何時(shí)改變目標(biāo)速度呢？
4 改變了目標(biāo)速度，那么e(k) e(k-1) e(k-2)怎么改變呢？是賦0還是要怎么變？
5 是不是PID要一直開(kāi)著？
6 error為多少時(shí)就可以當(dāng)速度已達(dá)到目標(biāo)？
7 PID的優(yōu)先級(jí)怎么處理，如果和圖像采集有沖突怎么辦？
8 PID的輸入是速度，輸出是PWM，按理說(shuō)PWM產(chǎn)生速度，但二者不是同一個(gè)東西，有沒(méi)有問(wèn)題？
9 PID計(jì)算如何優(yōu)化其速度？指針，匯編，移位？都可以試！
//*****************************************************
//定義PID結(jié)構(gòu)體
//*****************************************************
typedef struct PID
{
int SetPoint; //設(shè)定目標(biāo) Desired Value
double Proportion; //比例常數(shù) Proportional Const
double Integral; //積分常數(shù) Integral Const
double Derivative; //微分常數(shù) Derivative Const
int LastError; //Error[-1]
int PrevError; //Error[-2]
} PID;
//*****************************************************
//定義相關(guān)宏
//*****************************************************
#define P_DATA 100
#define I_DATA
0.6
#define D_DATA
1
#define HAVE_NEW_VELOCITY 0X01
//*****************************************************
//聲明PID實(shí)體
//*****************************************************
static PID sPID;
static PID *sptr = &sPID;
//*****************************************************
//PID參數(shù)初始化
//*****************************************************
void IncPIDInit(void)
{
sptr->LastError = 0; //Error[-1]
sptr->PrevError = 0; //Error[-2]
sptr->Proportion = P_DATA; //比例常數(shù) Proportional Const
sptr->Integral = I_DATA; //積分常數(shù)Integral Const
sptr->Derivative = D_DATA; //微分常數(shù) Derivative Const
sptr->SetPoint =100;
目標(biāo)是100
}
//*****************************************************
//增量式PID控制設(shè)計(jì)
//*****************************************************
int IncPIDCalc(int NextPoint)
{
int iError, iIncpid; //當(dāng)前誤差
iError = sptr->SetPoint - NextPoint; //增量計(jì)算
iIncpid = sptr->Proportion * iError //E[k]項(xiàng)
- sptr->Integral * sptr->LastError //E[k－1]項(xiàng)
+ sptr->Derivative * sptr->PrevError; //E[k－2]項(xiàng)
sptr->PrevError = sptr->LastError;
//存儲(chǔ)誤差，用于下次計(jì)算
sptr->LastError = iError;
return(iIncpid);
//返回增量值
}
Int g_CurrentVelocity;
Int g_Flag;
void main(void)
{
DisableInterrupt
InitMCu();
IncPIDInit();
g_CurrentVelocity=0;
//全局變量也初始化
g_Flag=0;
//全局變量也初始化
EnableInterrupt;
While(1)
{
if (g_Flag& HAVE_NEW_VELOCITY)
{
PWMOUT+= IncPIDCalc(CurrentVelocity);
g_Flag&=~ HAVE_NEW_VELOCITY;
}
}
}
//****************************************
//采樣周期T
//****************************************
Interrrupt TIME void
{
CurrentVelocity =GetCurrentVelocity;
g_Flag|= HAVE_NEW_VELOCITY;
}
|
|
QQ好友和群
QQ空間
騰訊微博
騰訊朋友
收藏
淘帖
頂
踩
