PID 控制真真愁死我也

ln08136207 · 发表于 2012-5-18 18:01:11

PID 控制舵机
最近在弄PID控制舵机，问题不断，响应曲线太差
请大家指教一下。先上图
如图1
1.黄色的响应曲线是我的目标曲线，蓝色的曲线是我目前调出的。
  如果我要得到黄色的无超调响应曲线，那么我的Kp项就必须设的很小，这样一来，我的响应时间就太长了。
  现在我没有 I 项，我把 P 项设的很小，虽然超调小，但是响应时间长，我加上 D 项，想以此提高响应速度，但是似乎没有效果，如图2.
2.因为规定（虽然在大家眼里是很简单的东西），我无法把程序贴出来给大家看。现在有个疑问：
在用单片机实现微分时：
                     {
                                    derror = error - lasterror;
                                    lasterror = error;
                                 }
   但是也有人告诉我应该是这样：
                     {
                                 derror = error - 2 *lasterror + 上上次的误差值；
                     }
请问哪种是对的？
3. 调试中的图。
图3，图4，图5
4.最后想请教大家，分享一下你们的成功经验，帮我找出一条路来。

tiancaigao7 · 发表于 2012-5-18 18:35:38

那两个都是正确的路，第一个是位置式的PID，第二个是增量式PID

ln08136207 · 发表于 2012-5-18 19:46:32

tiancaigao7 发表于 2012-5-18 18:35
那两个都是正确的路，第一个是位置式的PID，第二个是增量式PID

能不能指点我一下，我比较头大，调了一周了，结果相差很大

tangxh · 发表于 2012-5-18 21:34:00

ln08136207 发表于 2012-5-18 19:46
能不能指点我一下，我比较头大，调了一周了，结果相差很大

连续PID的输出方程为：u(t)=Kp*e(t)+Ki*∫e(t)dt+Kd*de(t)/dt------------------------(0)式

离散化后，为：
u(k)=Kp*e(k)+Ki*(e(0)+e(1)+...+e(k))+Kd*(e(k)-e(k-1)); --------------(1)式

k-1时刻，u(k-1)=Kp*e(k-1)+Ki*(e(0)+e(1)+...+e(k-1))+Kd*(e(k-1)-e(k-2)); --------------(2)式

（1）式减去(2)式，△u(k)=Kp*(e(k)-e(k-1))+Ki*e(k)+Kd*(e(k)-2e(k-1)+e(k-2))---------(3)式

（1）式就是位置式离散pid；（3）式就是增量式离散pid。

PS：（0）式中KP,KI,KD和（1）（2）（3）中的三个参数不相同。

ln08136207 · 发表于 2012-5-19 10:18:26

tangxh 发表于 2012-5-18 21:34
连续PID的输出方程为：u(t)=Kp*e(t)+Ki*∫e(t)dt+Kd*de(t)/dt------------------------(0)式

离散化后， ...

谢谢指教，能分享一下您的调试经验吗？

ln08136207 · 发表于 2012-5-19 11:18:07

我用增量式算法，我在 P 项基础上增加 D 项用以提高响应速度，但是好像全无作用，求各位指教。

tangxh · 发表于 2012-5-19 12:15:13

ln08136207 发表于 2012-5-19 11:18
我用增量式算法，我在 P 项基础上增加 D 项用以提高响应速度，但是好像全无作用，求各位指教。 ...

KP影响响应速度，KI可以消除静差，KD用于抑制超调波动。
主要多试多凑吧。。论坛里面有温度控制pid的调试过程，z-n法整定。你搜索看看。

ln08136207 · 发表于 2012-5-21 11:14:33

tiancaigao7 发表于 2012-5-18 18:35
那两个都是正确的路，第一个是位置式的PID，第二个是增量式PID

你好，我用PID控制舵机，加上微分项用来加快响应速度，但是好像完全不起作用，微分系数大了的话会震荡，但是完全没有提高响应速度，能不能教我一下

junrong · 发表于 2012-5-21 20:49:32

学习了。。。。

xue_xi_zhong · 发表于 2012-5-22 09:38:06

我也在整的头大，学习了

ln08136207 · 发表于 2012-5-22 11:06:01

xue_xi_zhong 发表于 2012-5-22 09:38
我也在整的头大，学习了

调出什么经验没？

xue_xi_zhong · 发表于 2012-5-22 15:37:35

ln08136207 发表于 2012-5-22 11:06
调出什么经验没？

没有，要不调大了，要不就调小了

ln08136207 · 发表于 2012-5-23 10:32:21

现在，调出一个满意波形，但是又遇到一个问题，到达期望位置后，电机仍然在调，虽然看不出，但是能听到声音

ln08136207 · 发表于 2012-5-23 10:54:59

本帖最后由 ln08136207 于 2012-5-23 10:56 编辑

tangxh 发表于 2012-5-19 12:15
KP影响响应速度，KI可以消除静差，KD用于抑制超调波动。
主要多试多凑吧。。论坛里面有温度控制pid的调 ...

你好，我现在遇到一问题，我可以调出如图6这样的波形，但是出现一个新问题，电机到达期望位置后，仍然会一直不断的调（还没有抖动），虽然看不出来，但是能听到声音，
请问能不能帮我理一下思路。

okARM · 发表于 2012-5-23 10:58:22

数字舵机会一直有响声的

okARM · 发表于 2012-5-23 11:00:13

KD你调到会震动，说明是有效果的吗，PID关键在多调试，KD还有一个滞后算法

okARM · 发表于 2012-5-23 11:03:58

响声和你的分辨率有关系

ln08136207 · 发表于 2012-5-23 11:04:06

okARM 发表于 2012-5-23 10:58
数字舵机会一直有响声的

我对比了一下，别的舵机同样的曲线，他们没有音，当然他们用塑料齿轮，会减小声音，但是我想差别不至于差这么大

okARM · 发表于 2012-5-23 11:05:42

你想过分段设计系数吗？

okARM · 发表于 2012-5-23 11:06:42

不同的误差值配置不同的系数

okARM · 发表于 2012-5-23 11:07:04

说的够明白了吧

okARM · 发表于 2012-5-23 11:11:39

还有一个问题就是舵机齿轮之间的间隙问题，影响是非常大的，如果是第一次调，建议用你刚才的成品的舵机试试你现在的程序，看效果，你就知道是结构的问题还是程序问题

marshallemon · 发表于 2012-5-23 11:28:46

如果我要得到黄色的无超调响应曲线，那么我的Kp项就必须设的很小，这样一来，我的响应时间就太长了。

看来LZ都没有搞清楚PID中各个参数的作用，积分项是有助于你的曲线存在静差时，向目标曲线靠近的

tangxh · 发表于 2012-5-23 11:44:35

ln08136207 发表于 2012-5-23 10:54
你好，我现在遇到一问题，我可以调出如图6这样的波形，但是出现一个新问题，电机到达期望位置后，仍然会 ...

抖一点没事，你用手碰一下可能就不抖了。。。。

ln08136207 · 发表于 2012-5-23 11:51:39

okARM 发表于 2012-5-23 11:03
响声和你的分辨率有关系

现在我如果不加微分项，那么，就没有声音（或者说非常小，听不到）。当我的微分系数加到0.3时就会有声音了。问题是我的微分系数加到6才会得到一个超调在3%以内的曲线。
不好意思回复慢了，他说我是新手，每小时只能发5帖，我只好再等一小时。

okARM · 发表于 2012-5-23 11:54:41

在误差很小的时候不KD为0就是了

ln08136207 · 发表于 2012-5-23 11:58:43

okARM 发表于 2012-5-23 11:07
说的够明白了吧

我试过，当初在超调和响应时间中取平衡的时候想过这个方法，也试过，但是后来结果不理想，就没用，我也知道这样理论上是可行的，实际也应该可行，但是我试过，效果不理想。不知能不能加你QQ，我是新手，每小时发帖不能超过5帖，不方便交流。

okARM · 发表于 2012-5-23 12:02:44

查看我资料有联系方式

okARM · 发表于 2012-5-23 12:08:00

坛规是不能直接贴联系方式的

ln08136207 · 发表于 2012-5-23 12:09:06

okARM 发表于 2012-5-23 12:02
查看我资料有联系方式

我的积分不够，不能发消息，也不能加好友，

okARM · 发表于 2012-5-23 12:10:37

吃饭先，回来再搞

ln08136207 · 发表于 2012-5-23 12:15:37

本帖最后由 ln08136207 于 2012-5-23 12:17 编辑

marshallemon 发表于 2012-5-23 11:28
如果我要得到黄色的无超调响应曲线，那么我的Kp项就必须设的很小，这样一来，我的响应时间就太长了。

看来 ...

我是新手，但是基本概念我还是理解的，就像您说的，如果我要得到无超调响应曲线，Kp就要设的很小，这样我的响应时间就长了。
现在我设的Kp能够满足我对响应时间的要求（有15%的超调），我加上微分项 D 会慢慢的减小超调，直至达到我的要求，这时候问题就来了
虽然超调小了，但是电机一直在调，虽然不抖，但是，一直会有声音。请教一下前辈，能否指点一下。

okARM · 发表于 2012-5-23 13:01:23

吃饭回来了，把你的联系方式发出来

ln08136207 · 发表于 2012-5-23 13:03:52

okARM 发表于 2012-5-23 13:01
吃饭回来了，把你的联系方式发出来

linanwuxi123@gmail.com

okARM · 发表于 2012-5-23 13:07:47

还是我说的那个问题，这个细微的问题结构影响很大，如过间隙大那么总是在小范围里波动，这也就是为什么微分在这里产生了副作用

ln08136207 · 发表于 2012-5-23 13:24:12

okARM 发表于 2012-5-23 13:07
还是我说的那个问题，这个细微的问题结构影响很大，如过间隙大那么总是在小范围里波动，这也就是为什么微分 ...

如果是你说的机械部分的问题，那么怎样解决呢？

okARM · 发表于 2012-5-23 13:28:12

结构谁负责的？这种问题就是拿好的成品结构调试

ln08136207 · 发表于 2012-5-23 13:30:44

okARM 发表于 2012-5-23 13:28
结构谁负责的？这种问题就是拿好的成品结构调试

改结构的成本太大了，我想问问电子部分有什么办法吗？

okARM · 发表于 2012-5-23 13:34:16

如果确定是结构的差异，那基本软件就无能为力了，那结构必须改，这东西不可能一次开好的

okARM · 发表于 2012-5-23 13:34:33

如果确定是结构的差异，那基本软件就无能为力了，那结构必须改，这东西不可能一次开好的

ln08136207 · 发表于 2012-5-23 15:28:28

刚刚有一个工程师说，发出的噪声是过零点噪声，但他没讲解决方法，不知哪位高工知道方法

whh7733 · 发表于 2012-5-23 15:50:03

???? 噪声和pid有什么关系？？？

ln08136207 · 发表于 2012-5-23 15:58:23

whh7733 发表于 2012-5-23 15:50
???? 噪声和pid有什么关系？？？

这里的“噪声”是指电机到达期望值之后会不停的调，机械就会发出“吱吱”的声音，当然我表述为噪声，可能大家还有不同的说法，但重点是，教教我怎么解决吧。

ifare · 发表于 2012-5-23 16:12:42

飞过。。。。。。

whh7733 · 发表于 2012-5-23 16:51:38

ln08136207 发表于 2012-5-23 15:58
这里的“噪声”是指电机到达期望值之后会不停的调，机械就会发出“吱吱”的声音，当然我表述为噪声，可能 ...

那种类型的pid？你自己写的还是？反馈的是什么？位置还是其他物理量？采样速率如何？

ln08136207 · 发表于 2012-5-23 16:53:55

whh7733 发表于 2012-5-23 16:51
那种类型的pid？你自己写的还是？反馈的是什么？位置还是其他物理量？采样速率如何？ ...

增量式，自己写，采样速率可调，但是2MS最合适，没其他物理量

okARM · 发表于 2012-5-23 17:12:57

核心问题是你这个一直在调整锁不到0，什么叫过0点噪声？

whh7733 · 发表于 2012-5-23 17:38:55

其实可以分个段

ln08136207 · 发表于 2012-5-23 20:48:17

whh7733 发表于 2012-5-23 17:38
其实可以分个段

现在先不管声音的问题，又有了一个新问题：带负载时静差偏大，如果增大积分项，不带负载时又抖动，呵呵，看来总是在矛盾中求平衡。

okARM · 发表于 2012-5-23 22:14:51

矛盾中求平衡，PID就是这样，带负载静差增大，这就是我让你试扭力的原因

okARM · 发表于 2012-5-23 22:16:34

可以说舵机里应该没有用积分，你可以试一下成品，你用力掰是不会电流一直增大的

marshallemon · 发表于 2012-5-23 23:34:18

积分作用有助于你的比例小的时候向设定值的接近速度，因为积分是一个累加的过程，如果当前实际值相对上一控制周期采集的值变化不大，积分的累加值会增大输出

whh7733 · 发表于 2012-5-24 00:20:26

ln08136207 发表于 2012-5-23 20:48
现在先不管声音的问题，又有了一个新问题：带负载时静差偏大，如果增大积分项，不带负载时又抖动，呵呵， ...

自适应pid·

ln08136207 · 发表于 2012-5-24 09:18:04

whh7733 发表于 2012-5-24 00:20
自适应pid·

能不能给一个自适应PID的实现程序，我加上积分项效果也不好，而且没法进行浮点数运算

ln08136207 · 发表于 2012-5-24 13:50:59

okARM 发表于 2012-5-23 17:12
核心问题是你这个一直在调整锁不到0，什么叫过0点噪声？

好像是你说的问题，无法锁定零点

okARM · 发表于 2012-5-24 14:46:30

你再分析一下是什么原因导致的

okARM · 发表于 2012-5-24 14:49:03

分析来分析去，要达到你现在的静差要求，你最后发现结构让你没法达到

whh7733 · 发表于 2012-5-24 23:29:04

ln08136207 发表于 2012-5-24 09:18
能不能给一个自适应PID的实现程序，我加上积分项效果也不好，而且没法进行浮点数运算 ...

自适应也是我想完成的东西啊。我现在是想办法在整定过程中自动修改积分相，比例项和微分项~
我qq：286741140，咱们多交流（加德时候说ourdev·pid）

ln08136207 · 发表于 2012-5-28 15:55:25

whh7733 发表于 2012-5-24 23:29
自适应也是我想完成的东西啊。我现在是想办法在整定过程中自动修改积分相，比例项和微分项~
我qq：286741 ...

我的脑袋要成浆糊了，现在舵机总是不停的调，加死区效果也不明显。虽然不抖，但是总有“吱吱”的声音。你进行的怎么样了。。。。。。。。。。。。。。

whh7733 · 发表于 2012-5-29 13:57:20

ln08136207 发表于 2012-5-28 15:55
我的脑袋要成浆糊了，现在舵机总是不停的调，加死区效果也不明显。虽然不抖，但是总有“吱吱”的声音。你 ...

我这个还将就，我这个主要是采样速度不够。
你可以试一下这样：比如要到30这个值，那么就在27~29和31~33这个区间吧积分项清零

ln08136207 · 发表于 2012-5-29 14:50:20

whh7733 发表于 2012-5-29 13:57
我这个还将就，我这个主要是采样速度不够。
你可以试一下这样：比如要到30这个值，那么就在27~29和31~33 ...

你起码知道你的问题出在哪里，我这里没有思路，有点无奈

whh7733 · 发表于 2012-5-29 15:06:37

ln08136207 发表于 2012-5-29 14:50
你起码知道你的问题出在哪里，我这里没有思路，有点无奈

各种实验啊···

ln08136207 · 发表于 2012-5-29 15:11:48

whh7733 发表于 2012-5-29 15:06
各种实验啊···

当初觉得原理不难，谁知到越简单的东西越难啊

jiabin1024 · 发表于 2012-5-29 15:34:53

驱动频率提高点试试看

ln08136207 · 发表于 2012-5-29 16:23:10

jiabin1024 发表于 2012-5-29 15:34
驱动频率提高点试试看

频率提高过，但是几乎没有效果没有。
如图1.是到达期望值后单片机的输出波形，应该是全低的，结果仍然有。我很受伤啊。
图2.是我的阶跃响应曲线。
还请各位不吝赐教。

ln08136207 · 发表于 2012-12-19 10:33:00

问题解决，还是PID参数调节问题，谢谢各位的帮忙，如果大家也在搞舵机控制，建议大家看看<<自抗扰控制技术>>，我就是在这里找到方法的。

halcyo · 发表于 2013-3-21 15:05:15

顶一下~~

jz701209李 · 发表于 2014-3-29 11:00:08

路过，看看

PID 控制真真愁死我也

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阿莫论坛20周年了！感谢大家的支持与爱护！！

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