【分享】增量式PID的stm32实现，整定过程

留声而过 · 发表于 2015-7-31 07:13:59

你的程序我基本看懂了。PID以前只用过P算法，看了你的帖子我要加上ID算法试试。

fdcnuaa · 发表于 2015-7-31 09:36:45

markmarkmark

aaabbbad · 发表于 2015-7-31 12:36:39

前阵子搞了会PID，来楼主这里学习下

青叶林 · 发表于 2015-8-5 08:45:10

这个比赛PID很有用哦！谢谢楼主

青叶林 · 发表于 2015-8-5 08:45:35

这个比赛PID很有用哦！谢谢楼主

xiay123 · 发表于 2015-8-7 17:50:31

谢楼主详细讲解，这个太好了。

673835452 · 发表于 2015-8-10 08:06:37

本帖最后由 673835452 于 2015-8-10 08:09 编辑

tim4146 发表于 2014-4-7 12:35
电机反馈信号的频率f 和电机是成正比的，也就是说，我如果需要电机转速 w=2pi rad/s的话，我对应的捕获频 ...

楼主你好
请问里面的系数 4.6875 是不是通过 1000占空比然后测得编码器 1536 对应PWM 7200 然后 7200/1536=4.6875
那当做平衡车或者倒立摆的时候角度（编码器）变化反馈跟电机转速PWM 怎么对应？电机满占空比1000 角度就没法测了小车倾倒摆杆也倒了。。那怎么求系数

tim4146 · 发表于 2015-8-10 11:02:50

673835452 发表于 2015-8-10 08:06
楼主你好
请问里面的系数 4.6875 是不是通过 1000占空比然后测得编码器 1536 对应PWM 7200 ...

没错，系数是这么来的，但是我后面帖子也说过实际这个系数是不用去求的，因为整定过程中已经帮你做好了这个事情

tim4146 · 发表于 2015-8-10 11:05:00

673835452 发表于 2015-8-10 08:06
楼主你好
请问里面的系数 4.6875 是不是通过 1000占空比然后测得编码器 1536 对应PWM 7200 ...

平衡车我没做过啊，所以PID到底控制什么我也不能肯定，但是肯定比我这个简单的速度控制要复杂，感觉你要做的是角度控制或者是位置控制

673835452 · 发表于 2015-8-10 18:12:46

tim4146 发表于 2015-8-10 11:02
没错，系数是这么来的，但是我后面帖子也说过实际这个系数是不用去求的，因为整定过程中已经帮你做好了这 ...

楼主意思是这个4.6875 系数可以直接忽略？改成1？直接让pid自己整定？

pchf005 · 发表于 2015-8-10 22:13:56

很好，留个记号

行者无疆_YPP · 发表于 2015-8-11 08:36:25

现在正在学习PID，楼主讲的很好，很容易理解

tim4146 · 发表于 2015-8-11 16:29:24

673835452 发表于 2015-8-10 18:12
楼主意思是这个4.6875 系数可以直接忽略？改成1？直接让pid自己整定？

这个系数直接不用乘了。直接去整定就行了

ST_ATMEL_NXP · 发表于 2015-8-17 17:04:35

tim4146 发表于 2015-8-11 16:29
这个系数直接不用乘了。直接去整定就行了

请问楼主，这个系数是不是应该是随负载变动的？因为之前假设PWM与转速的线性比例关系已经失效，需要重新计算，这个计算的时机应该是在调整稳定后的时机，不知道理解的是否正确？

tim4146 · 发表于 2015-8-17 17:07:02

ST_ATMEL_NXP 发表于 2015-8-17 17:04
请问楼主，这个系数是不是应该是随负载变动的？因为之前假设PWM与转速的线性比例关系已经失效，需要重新 ...

系数已经在整定过程中和系数Kp合起来了，所以不用刻意找这个系数

kinsno · 发表于 2015-9-10 15:52:53

tim4146 发表于 2015-8-17 17:07
系数已经在整定过程中和系数Kp合起来了，所以不用刻意找这个系数

我推了一遍,只能推出第一个公式啊; 第一个公式: Kp * e - Ki * ek-1 + Kd * ek-2 是能顺利推出来的;
请问你开篇中的第二个图片上的公式是从哪来的啊? 是否还记得出处呢?

njayk · 发表于 2015-9-11 10:34:59

楼主有心了看到这个帖子还是有感谢在程序的调校过程我深有体会写的不错功能基本也可以赞一个谢谢

tim4146 · 发表于 2015-9-11 21:04:15

kinsno 发表于 2015-9-10 15:52
我推了一遍,只能推出第一个公式啊; 第一个公式: Kp * e - Ki * ek-1 + Kd * ek-2 是能顺利推出来的;
请 ...

公式化开来其实就是一个啊，只是两种不同的合并同类项的方式

xbmo1234 · 发表于 2015-9-11 22:46:33

做个记号，明天研究下

kinsno · 发表于 2015-9-12 16:29:12

tim4146 发表于 2015-9-11 21:04
公式化开来其实就是一个啊，只是两种不同的合并同类项的方式

我明白这两个公式是合二为一的，我又复推了遍，没办法，还是没推出来第2种，不知其所然啊；
是否劳你费心能介绍个网址或书籍在这两个公式的推导啊？

wangzh · 发表于 2015-9-12 16:56:38

谢谢分享～

popo_new · 发表于 2015-9-12 22:26:16

看到图形稳定阶段有毛刺，如果将D值作用减小一倍，能再测条曲线吗？

Chris_gong · 发表于 2015-9-22 14:30:34

MARK　增量式PID的stm32实现，整定过程

renxupeng · 发表于 2015-11-18 18:04:57

谢谢!学习了

brumby · 发表于 2015-11-18 20:17:37

强帖，MARK~

小乖 · 发表于 2015-11-21 18:00:14

pwm1=PID1.sum_error*4.6875 ;这个4.6875 是怎么来的？

flowtcw · 发表于 2015-11-21 18:54:32

学习了，但是在纠结误差量是检测值-设定值，还是倒过来？？

tim4146 · 发表于 2015-11-22 18:04:19

flowtcw 发表于 2015-11-21 18:54
学习了，但是在纠结误差量是检测值-设定值，还是倒过来？？

学过一点控制原理之后从图上就应该知道啊，误差是设定值减去反馈值

tim4146 · 发表于 2015-11-22 18:06:56

小乖发表于 2015-11-21 18:00
pwm1=PID1.sum_error*4.6875 ;这个4.6875 是怎么来的？

实践证明，则个4点几根本不用乘了，直接把这行代码拿掉，直接整定参数就行
从理论上看，这个中间的系数啊过程之类的不必太关心，都在传递函数或者整定过程中解决了
以上仅仅是个人浅显的理解，大神路过不要喷我

蓝色风暴@FPGA · 发表于 2015-12-2 18:09:25

楼主,伺服电机转速响应有滞后,大概滞后1.2ms,那么请教反馈的采样周期T该如何设置?

tim4146 · 发表于 2015-12-2 19:25:56

蓝色风暴@FPGA 发表于 2015-12-2 18:09
楼主,伺服电机转速响应有滞后,大概滞后1.2ms,那么请教反馈的采样周期T该如何设置?

...

你这个精度好高啊，1.2ms滞后...我恐怕解决不了啊

zhangxiaojin · 发表于 2015-12-2 20:25:01

只能学习。

蓝色风暴@FPGA · 发表于 2015-12-3 08:52:41

tim4146 发表于 2015-12-2 19:25
你这个精度好高啊，1.2ms滞后...我恐怕解决不了啊

现在按照这种试凑法,虽然找到了等幅震荡的kp系数,然后按照经验公式算出了ti，td，可是结果依然很差，采样率设置的1ms

xcsy0220 · 发表于 2015-12-3 09:05:13

谢谢分享正在学习中，参考下

308594151 · 发表于 2015-12-3 09:20:32

好资料，学习了

shenwou · 发表于 2015-12-3 13:08:42

方便学习理解，很多东西自己真的想不通

James_wang · 发表于 2015-12-4 13:06:34

谢谢lz分享。

andy_huang · 发表于 2015-12-4 16:56:21

一直没领悟PID算的精髓，来学习学习

tim4146 · 发表于 2015-12-4 19:33:58

蓝色风暴@FPGA 发表于 2015-12-3 08:52
现在按照这种试凑法,虽然找到了等幅震荡的kp系数,然后按照经验公式算出了ti，td，可是结果依然很差，采样 ...

PID的计算周期不是越小越好吧，要和反馈信号的采样频率匹配，还要和MCU的计算速度匹配
比如你的反馈信号是编码器的脉冲，如果脉冲最快的时候周期是50ms，这个时候你PID计算的周期是1ms就没什么意义了

蓝色风暴@FPGA · 发表于 2015-12-7 09:35:21

tim4146 发表于 2015-12-4 19:33
PID的计算周期不是越小越好吧，要和反馈信号的采样频率匹配，还要和MCU的计算速度匹配
比如你的反馈信号 ...

采样周期就是计算周期,采样一次才会计算一次,系统中没有MCU,纯fpga控制,另外测速用的是模拟电压,
伺服电机转速变化都是us级别的,1ms我感觉太大了,但是有响应滞后,好像也没什么办法,
比如在T0时刻发出一个控制量,而在T0+1ms采样的转速却不是该控制量的响应,导致整个PID运算已经无效了,
如果加大采样周期,比如2ms,更没有意义了,因为伺服电机转速变化都是us级的
不知道我的理解对不对?

blade_4414 · 发表于 2015-12-12 17:01:44

学习一下，哪天就用到了

tim4146 · 发表于 2015-12-12 23:40:00

蓝色风暴@FPGA 发表于 2015-12-7 09:35
采样周期就是计算周期,采样一次才会计算一次,系统中没有MCU,纯fpga控制,另外测速用的是模拟电压,
伺服电 ...

我们的精度要求不一样暂且放一边了，但是“采样周期取决于控制对象”这句话应该没错的，做水温PID的时候采样周期好多都是“秒”级，因为水温变化比较慢
电机给我的感觉差不多，有的电机转动惯量挺大的，转速没法变得太快，这样的情况下采样周期小到一定的程度再小就没意思了...从香农采样定理的角度，采样周期小于控制信号变化周期的1/2就OK，实际控制的时候设置成1/5 1/10应该就够了
以上仅是经验之谈，不涉及控制理论，有错误的请路过的大哥指点一二

jaky80000 · 发表于 2015-12-16 00:54:37

楼主有一个问题请教一下你，假设电机的目标速度为50rmp，从0速开始的时候，第一次执行pid的时候，会计算出一个增量出来，此增量用来控制pwm使电机转动，但如果电机的负载较重，导致这时电机不转，那么检测回来的速度还是会为0，那么这时再执行第二次pid的时候，会计算出来的增量为0，这样的话就会导致不会发生变化，也就是pid调节失败了，怎么解决这个问题呀，谢谢！
请指点一下，谢谢！

hanshiruo · 发表于 2015-12-16 08:47:46

jaky80000 · 发表于 2015-12-16 10:14:25

tim4146 发表于 2015-3-6 10:37
楼主还在
请看我这个函数

我碰到的也是这个问题，我测试出来的是第一次执行pid是，iincpid不为0，但是电机没转动起来后，后面执行的pid，iincpid都是为0的，即使是累加起来了，由于加数为0，所以电机转动不起来。
谢谢！

zmh169 · 发表于 2015-12-16 10:32:35

电流环PID参数老整定不好，楼主有经验吗？

godlovemei · 发表于 2015-12-16 11:33:27

我也是一直在使用第二种公式，虽然用过pid但是感觉还是有很多欠缺，比如说各种参数的整定和数学模型的科学建立

duansongtao · 发表于 2015-12-17 11:27:41

谢谢楼主分享

tim4146 · 发表于 2015-12-18 18:40:05

jaky80000 发表于 2015-12-16 00:54
楼主有一个问题请教一下你，假设电机的目标速度为50rmp，从0速开始的时候，第一次执行pid的时候，会计算出 ...

想了许久，光是保留积分环节确实会存在这样的问题，建议不要单独就一个p控制，而是根据实际控制对象使用PI或者PD设定参数慢慢整定一下，这样应该能避免这个问题的

苹果520 · 发表于 2016-1-30 16:28:44

tim4146 发表于 2015-12-18 18:40
想了许久，光是保留积分环节确实会存在这样的问题，建议不要单独就一个p控制，而是根据实际控制对象使用P ...

感谢楼主，加盖一楼，2016年一定要测试一番！！！！

ponder2077 · 发表于 2016-1-30 17:50:11

好,牛比的东西,学习

1558582190 · 发表于 2016-1-30 23:08:32

MARK.....学习

打酱油要专业 · 发表于 2016-3-7 08:50:04

tim4146 发表于 2014-4-6 08:36
示波器显示的是反馈信号的频率f 对应的DAC电压，想不出别的办法来看响应曲线了。也用示波器观看电机过的 ...

楼主。在吗？
你这个系统只有速度环吗？

tim4146 · 发表于 2016-3-7 14:49:28

打酱油要专业发表于 2016-3-7 08:50
楼主。在吗？
你这个系统只有速度环吗？

电流环类似，只是把速度环的输出作为电流环的目标值而已，不要想内部的细节，因为中间过程已经无法和相关物理量对应了，直接这么做就是了
试试看呢~

打酱油要专业 · 发表于 2016-3-8 09:35:49

tim4146 发表于 2016-3-7 14:49
电流环类似，只是把速度环的输出作为电流环的目标值而已，不要想内部的细节，因为中间过程已经无法和相关 ...

好的。我也想了。试试看再说。光这么想没有太大帮助。

asbengineer · 发表于 2016-6-7 22:17:27

不明觉厉，对我这种小白难度太大，先Mark！

windancerhxw · 发表于 2016-6-9 21:12:03

mark一下

nuncle · 发表于 2016-8-11 15:11:18

mark 马上要试着用用

ywlzh · 发表于 2016-8-12 09:19:21

挖到一个好贴呀

heitu103 · 发表于 2016-8-12 15:18:39

最近常听到PID PID，这到底是神马东西

ttdosp · 发表于 2016-8-13 20:11:26

温习下哈。。。貌似不错。

raydsp · 发表于 2016-8-13 21:56:41

PID控制挺好的，学好后可以应用在很多地方。来学习了。

ycping · 发表于 2016-8-14 09:27:08

谢谢分享

gzhua20088ssj · 发表于 2016-8-14 12:20:56

增量的PID控制只是比位置式PID要好些，没有累积误差，不算是自适应算法，环境变了，参数还得重新整定

chengsong · 发表于 2016-8-14 16:07:30

int incPIDcalc(PIDtypedef *PIDx,u16 nextpoint)
{
int iError,iincpid;
iError=PIDx->setpoint-nextpoint;  //当前误差
/*iincpid=                                              //增量计算
PIDx->proportion*iError             //e[k]项
-PIDx->integral*PIDx->last_error       //e[k-1]
+PIDx->derivative*PIDx->prev_error;//e[k-2]
*/
iincpid=                                                       //增量计算
PIDx->proportion*(iError-PIDx->last_error)
+PIDx->integral*iError
+PIDx->derivative*(iError-2*PIDx->last_error+PIDx->prev_error);

PIDx->prev_error=PIDx->last_error; //存储误差，便于下次计算
PIDx->last_error=iError;
return(iincpid) ;
}

注释掉的是第一种写法，没注释的是第二种以Kp KI kd为系数的写法，实际结果是一样的。

有点不太理解，按照公式，应该是注释部分才对，为什么两种写法一样？？？

yinglively2000 · 发表于 2016-9-9 17:37:05

mark 多谢楼主分享

yunqing_abc · 发表于 2016-9-15 20:59:08

这个非常好，有助于我们这样的初学者学习！

l.htlht · 发表于 2016-9-15 21:05:31

MARK

CN_GD_LXY · 发表于 2016-9-16 03:42:31

好资料，MARK。

baikenor · 发表于 2016-10-29 21:51:42

误差是不是可以正可以负呢？如果实际值大于设定值，那么占空比输出多少呢？

eliterxzgxu · 发表于 2016-10-30 07:27:18

感谢楼主分享

张大佳MCU · 发表于 2016-11-1 23:45:55

MARK 占位

lianfutiana · 发表于 2016-11-2 08:27:22

mark!mark!

飞鸿 · 发表于 2016-11-2 08:35:05

学习一下啊

tim4146 · 发表于 2016-11-5 08:26:06

baikenor 发表于 2016-10-29 21:51
误差是不是可以正可以负呢？如果实际值大于设定值，那么占空比输出多少呢？ ...

当然是可以负的。
从公式角度偏差=设定值-实际值，偏差是负值，算出来的占空比增量就是负的，此时占空比就会变小让电机转慢一些
从整定过程看，速度曲线难免会出现超调或者震荡，这就是占空比变大变小的原因

zhuozz · 发表于 2016-11-5 11:33:20

谢谢分享经验学习

baikenor · 发表于 2016-11-7 16:32:35

tim4146 发表于 2016-11-5 08:26
当然是可以负的。
从公式角度偏差=设定值-实际值，偏差是负值，算出来的占空比增量就是负的，此时占空 ...

如果只有比例控制存在的话,那么偏差为负值的时候是不是就输出最小占空比呢?谢谢!

tim4146 · 发表于 2016-11-7 22:35:05

baikenor 发表于 2016-11-7 16:32
如果只有比例控制存在的话,那么偏差为负值的时候是不是就输出最小占空比呢?谢谢! ...

我只从增量式PID公式的角度解释，在目标值为正值的情况下，如果偏差为负数的话说明当前实际值太大了，那么控制值将会减小。
比如我设定速度是2000rpm，实际是2300rpm，那么e=设定-实际就是负数了，算出来的控制量的调整值必然是负数，即“告诉”系统减小控制量的大小让电机减速

baikenor · 发表于 2016-11-11 11:21:47

tim4146 发表于 2016-11-7 22:35
我只从增量式PID公式的角度解释，在目标值为正值的情况下，如果偏差为负数的话说明当前实际值太大了，那 ...

这时候应该是输出负值了吧，如果到达PIDMIN的限制，那么就是输出最小值，对吗？谢谢！

myhonour · 发表于 2016-11-11 13:58:05

谢谢楼主分享。。。。

wangzugong · 发表于 2017-1-7 10:55:11

你好！
是不是应该修改一下这里？你原来是这样的：
pid_PR.sum_error += ( incPIDcalc( frequency1 ) ); //计算增量并累加
pwm1 = pid_PR.sum_error * 4.6875; //pwm1 代表将要输出PWM的占空比

修改成这样：
pid_PR.sum_error = ( incPIDcalc( frequency1 ) ); //计算增量并累加
pwm1 += pid_PR.sum_error * 4.6875; //pwm1 代表将要输出PWM的占空比

虽然两者的计算结果是一样的，但意思是完全不同的。修改前实际上表达的是位置式PID的意思，修改后才是增量式PID的意思。

gzhua20088ssj · 发表于 2017-1-7 11:14:30

增量式PID在控制方面作用还是很大的

linquan315 · 发表于 2017-1-9 18:55:21

楼主的编程风格我很欣赏！

YuQingLiang · 发表于 2017-1-9 20:18:46

学习学习

xiaotaodzgzs · 发表于 2017-1-9 22:49:29

mark 学习一下谢谢分享

eliterxzgxu · 发表于 2017-1-10 06:34:05

mark一下，学习了

lianfutiana · 发表于 2017-1-10 08:04:42

谢谢楼主分享。

jiulong855@.163 · 发表于 2017-1-10 08:14:29

收起来好好看看

jacktau · 发表于 2017-1-10 09:56:14

谢谢共享，学习一下~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

wtiechen1969 · 发表于 2017-1-10 11:18:21

好帖子，MARK！

tim4146 · 发表于 2017-1-17 22:00:15

留声而过发表于 2015-7-31 07:13
你的程序我基本看懂了。PID以前只用过P算法，看了你的帖子我要加上ID算法试试。 ...

理论上只用P控制，会存在稳态误差，不知道你是怎么解决的。

Xiyuhexuan · 发表于 2017-1-17 22:43:05

mark

18825206226 · 发表于 2017-2-17 17:11:09

茅舍顿开啊！多谢

杰喵喵 · 发表于 2017-3-14 15:55:15

非常好小白学习的好资料万分感谢

kgdso210 · 发表于 2017-6-20 17:46:17

不错，收藏了

特别能吃 · 发表于 2017-6-20 19:39:46

mark。。。。。

cyt · 发表于 2017-7-20 09:02:31

用是可以用了，用你的方法，我的是调温系统，稳定时间久了一点，需要三分钟。

sup888 · 发表于 2017-7-26 17:48:24

感觉整定很难

yangzi8000 · 发表于 2017-10-20 11:38:23

好帖子很详细顶。。。。。

清新怡人 · 发表于 2017-11-21 16:08:50

膜拜强人,谢谢分享.