四轴PID控制不收敛

jony_lee1986 · 发表于 2012-9-4 12:25:15

本帖最后由 jony_lee1986 于 2012-9-4 12:27 编辑

我现在是通过PID单独调试相对的两个马达，采用增量式PID，输入是角度，输出是对应的马达PWM Duty的改变量。
测试架构是这样的：将相对的1、3马达关掉，在将1、3马达拖起来，让2、4马达悬空，控制2、4马达PWM可以左右晃动，单独加入P后感觉回收力很小，加大P后就一直左右震荡。加入I后拿在手上倾斜一下才感觉回收力度在慢慢增大，但是还是会调过，出现震荡！加入D后没有改善。下面是我的PID算法：
int32_t PID_Cal(float Kp,float Ki,float Kd)
{
float PID_Value,Delta_Ek,Delta_Ek_B;
int32_t PID_Temp;

Delta_Ek = AngleMotor - AngleMotor_B1; //相邻两次的角度差
Delta_Ek_B = AngleMotor_B1 - AngleMotor_B2; //上一次的角度差

PID_Value = Kp*Delta_Ek; //比例项
PID_Value += (Ki*AngleMotor); //积分项
PID_Value += (Kd*(Delta_Ek - Delta_Ek_B)); //微分项

PID_Value += PID_Deci; //获取整数部分
PID_Temp = (int32_t)PID_Value;
PID_Deci = PID_Value - PID_Temp;
return PID_Temp;
}
由于我是4ms采集一次数据并计算一次角度来改变电机PWM Duty，所以很多时候PID出来的都是比较小的数，所以每次都保留了小数部分，将整数部分去改变PWM Duty。比如：马达2高、马达4低算出角度是正的，马达2低、马达4高算出角度是负的，我会将这个角度带到PID中，如果得到的值是正的就会去减小马达2的Duty，增大马达4的Duty；如果结果为负就增加马达2的Duty，减小马达4的Duty。

请各位帮忙分析一下如何才能收敛，非常感谢！！

260186221 · 发表于 2012-9-4 16:40:47

总感觉哪里不对、难道是dt??

jony_lee1986 · 发表于 2012-9-4 17:22:55

这里的dt应该就是4ms！！P值可以影响震荡的周期，也就是红色的角度大概是在1sec左右！请各位不吝赐教，谢谢！

jony_lee1986 · 发表于 2012-9-4 17:25:45

260186221 发表于 2012-9-4 16:40
总感觉哪里不对、难道是dt??

dt应该是4ms，请问一般这个怎么选择？

jony_lee1986 · 发表于 2012-9-4 17:48:20

目前给了PID三个参数还是有些小抖动，不能够稳在那里！附件是抖动波形，绿色为角度，其余两个是PWM的duty！请问还有那些参数可调。现在的 P =1.2;I = 0.01;D = 120。

john800422 · 发表于 2012-9-4 18:21:08

本帖最后由 john800422 于 2012-9-4 18:33 编辑

jony_lee1986 发表于 2012-9-4 17:48
目前给了PID三个参数还是有些小抖动，不能够稳在那里！附件是抖动波形，绿色为角度，其余两个是PWM的duty！ ...

启动马达时, 不做平衡
角度震动大约是多少??
图形没有单位...

jony_lee1986 · 发表于 2012-9-4 18:42:44

john800422 发表于 2012-9-4 18:21
启动马达时, 不做平衡
角度震动大约是多少??
图形没有单位...

我现在是将1、3马达架起来，初始给一个固定的duty，使用PID调节后一直会有正负3°的跳动，不能够稳住。

john800422 · 发表于 2012-9-4 19:46:27

AngleMotor_B2 有纪录吗??

jony_lee1986 · 发表于 2012-9-4 20:00:51

john800422 发表于 2012-9-4 19:46
AngleMotor_B2 有纪录吗??

有，在子程序外面有保存！！
AngleMotor = AngleMotor13;
AngleMotor_B1 = AngleMotor13_B1;
AngleMotor_B2 = AngleMotor13_B2;
PID_Deci = PID13_Deci;
Delta_Duty = PID_Cal(Kp13,Ki13,Kd13);

AngleMotor13_B2 = AngleMotor13_B1;
AngleMotor13_B1 = AngleMotor13;
PID13_Deci = PID_Deci;

jony_lee1986 · 发表于 2012-9-5 13:35:01

请问增量式PID三个参数如何选定，现在测试的结果是P大会震荡频繁，但是当一边收外力倾斜时还是回收力度比较小，反映有一点慢....

yufeng881005 · 发表于 2012-9-6 08:30:52

也碰到抖得问题，不过我的D项加的是陀螺仪输出的角速率，也在+-2度的抖，不明白什么个原因

oldbreadman · 发表于 2013-3-13 20:26:54

学习一下,最近调PID参数也碰到了问题.

woshisangao · 发表于 2013-3-25 16:22:41

我也用到了PID，但是不是增量式的

netawater · 发表于 2013-3-25 16:30:38

建议先调P到震荡，再调D，D是跟变化率成反比，用负数。最后才是I，调残插。

john800422 · 发表于 2013-3-26 00:51:04

netawater 发表于 2013-3-25 16:30
建议先调P到震荡，再调D，D是跟变化率成反比，用负数。最后才是I，调残插。 ...

I應該加到甚麼程度??

目前簡單的震動, PD可以平衡
但過大的震動就會發散了( 越震越大 )

另付一下PD的調法

固定四軸(X型)：
1. 固定對角兩顆馬達, 此時對固定軸旋轉, 理想上Pitch的變化會等於Roll的變化
2. 建立U字形平台, 並將固定軸放置其上U上兩端, 此時推動四軸飛行器, 應該可以自由旋轉
3. 開啟四軸即可調整PID看結果

無外力測試&調整：
1. 啟動馬達, 讓螺旋槳可以正常旋轉
2. 先加P值, 直至飛行器開始震盪
3. 在加D值, 直至可以仰制飛行器震盪 ( D太大會引起震盪 )
4. 反覆調整PD, 直至找到適合區間

有外力測試&調整：
1. 外加力量轉動四飛行器, 並看震盪是否可以收斂
2. 不能收斂則減少P或加大D ( D太大也會引起震盪 )
3. 反覆調整PD, 直至找到適合區間

netawater · 发表于 2013-3-26 13:50:39

john800422 发表于 2013-3-26 00:51
I應該加到甚麼程度??

目前簡單的震動, PD可以平衡

你好像碰到硬件限制了，PID不是万能的了。建议检查马达和驱动部分，看上去带不动了。

john800422 · 发表于 2013-3-26 18:25:56

netawater 发表于 2013-3-26 13:50
你好像碰到硬件限制了，PID不是万能的了。建议检查马达和驱动部分，看上去带不动了。 ...

不清楚你說的硬件限制

是指馬達轉速沒辦法更高
無法提供足夠的推力做平衡的意思嗎??

那假設硬件解決了
I值應該如何去調整?
如何調整出合適的I值?

netawater · 发表于 2013-3-28 13:47:08

john800422 发表于 2013-3-26 18:25
不清楚你說的硬件限制

是指馬達轉速沒辦法更高

差不多，马达就是硬件，先要选合适的马达，软件优化是建立在这基础上得。

I只是为了消除残差，跟静态误差有关，不大能应付这种动态震荡。

PS：你是港台人？不用简体字的说。

john800422 · 发表于 2013-3-29 02:07:11

netawater 发表于 2013-3-28 13:47
差不多，马达就是硬件，先要选合适的马达，软件优化是建立在这基础上得。

I只是为了消除残差，跟静态误 ...

四軸是450mm的, 總重約1kg左右吧
馬達用2212 980KV + 1045的槳 + 40A電調
單顆馬達推力應該有800以上

感覺應該不會推力不足

我在調調看I值

台灣的

netawater · 发表于 2013-3-29 10:04:19

john800422 发表于 2013-3-29 02:07
四軸是450mm的, 總重約1kg左右吧
馬達用2212 980KV + 1045的槳 + 40A電調
單顆馬達推力應該有800以上

哦，你多试试。可以看看我写的一点运动控制的理论总结，http://www.amobbs.com/thread-5514372-1-1.html

四轴飞行用了四个马达，这个应该增大了复杂度，机械的平衡也应该考虑进去。

SHIYOULAN · 发表于 2013-4-6 10:21:14

学习

omegasystem · 发表于 2013-9-2 11:20:59

挺不错的帖的

sun1667909067 · 发表于 2013-9-2 20:34:55

加油，四轴飞行用了四个马达，这个应该增大了复杂度

woshisangao · 发表于 2013-9-3 14:58:50

不错的贴，pid很费事啊

zpc2013 · 发表于 2013-9-4 05:23:54

不错的贴，pid很费事啊

xl1736 · 发表于 2013-9-6 13:46:15

一般大家都用什么来调四轴？？？
还有我觉得增量式PID可能会引入积分误差。

shuizhb · 发表于 2013-10-3 18:02:08

请问姿态角解算出来后该怎么通过PID控制电机，经PID控制后输出的量怎么分配到四个电机上呢？这里面X模式和+模式有什么区别？

济南电子爱好者 · 发表于 2013-11-4 20:40:16

同问, 请问一下,这里的角度是欧拉角还是什么角? 可以直接用到PD的调节中?

济南电子爱好者 · 发表于 2013-11-4 20:40:44

同问, 请问一下,这里的角度是欧拉角还是什么角? 可以直接用到PD的调节中?

茶亦爽 · 发表于 2014-2-2 18:09:15

表示学习ING

study_hardware · 发表于 2014-4-19 15:39:45

x模式的pid公式是什么啊？

茶亦爽 · 发表于 2014-4-29 15:46:15

你这个做的好高端啊

xuxiang10 · 发表于 2014-9-11 14:33:10

说的挺有道理

bli19 · 发表于 2014-9-12 12:34:21

别人都乘以1k，你还好意思不乘啊。

四轴PID控制不收敛

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