一PID概要PID的作用代替工人根据预期流量调整域阀从而达到预期流量PID适用于线性系统准确讲是二阶以内的线性系统线性系统有两个性质实例一阶系统和二阶系统注但是要是高阶系统如果可以转化为二阶系统PID可控二、PID基础知识储备1.开环控制系统①一般开环控制系统预期输出就相当于是输入————控制器通过输入进行计算就相当与计算要转几圈域阀————执行器对对象进行执行————得出结果就是实际输出相当于结果就是水流变化。缺点不会看当前流量多少对干扰没有反馈。②前馈控制系统会测量干扰并对干扰进行补偿。2.闭环控制系统①单闭环单闭环系统会对实际输出进行反馈.假如实际输出Y0.9L,就会通过传感器传回和期望输出进行比对然后将偏差E再输给控制器控制器计算后传递信号给执行器执行器就会加大阀门让水流量逐渐到达期望输出。②双闭环控制器1根据水槽里液位变化进行一个计算。控制器2对管内水流量再次计算。执行器来控制水阀。副对象就是管道里面的水流量。 主对象就是水箱里面的水假如期望输出水深位1m先是x和Y1进行做差得差值控制器1进行计算的Uc1后再和Y2做差得出结果执行器加大或减小水阀使水流量增大从而增多水箱里的水。3.前馈-反馈复合控制系统复合就是开环闭环的复杂系统。石头会让水流量减少干扰测量器检测到后控制器计算从而让执行器加大流量对干扰进行补偿。同时实际输出也会被检测再进行调整。4.参数详情a.误差b.控制器数出c.执行器输出d.系统输出5.连续和离散信号图形表示三、PID通俗公式理解1.PID的解释抽象派形象派①实例一如图期望位置为100实际位置为0.当前EY-X100.如果设p0.1,那么100*0.110小车就会以10m/s的速度前行。之后就一直进行这个过程。直到小车逐渐接近预期位置。所以改变p值p值越大小车初始速度越快。②实例二假设无人机在螺旋桨的速度为100r/min时悬停在空中当p1时螺旋桨的速度为100*1r/min,当p2时无人机速度变为200r/min,无人机开始上升当无人机飞到50m时速度为(100-50)*2,则无人机又悬停再将p值上调无人机就会不断靠近期望输出。但一般p值给定后是不会变的假设p刚开始给定为100那么当无人机飞到99m时就会悬停。这时离期望位置的误差1m,就需要I来调平。从上面的两个实例来看只有p的控制器是无法精确的到达预期位置的假设无人机飞到99m此时误差为1m,这1m为稳态误差稳态误差需要I来调平。这时p的作用就是让无人机悬停由于无人机一直在99m,误差一直为1m,那么I项就会随时间对误差进行线性叠加这时I项加p项就会产生一个新的升力F*,理想情况下就会让无人机到达期望输出。当无人机到达期望高度误差为0p项0*100就变成了0不在提供使无人机悬停的升力。而I项由于是之前误差的累加不会因误差为0而消失。所以提供升力的就变成了I项。当无人机刚开始飞时误差为100m,这时p100*10010000,再加上I项10050....的积分叠加会导致无人机刚开始升力过大。很可能一下子就会超过期望高度导致无人机变成在期望高度一直上下徘徊。而D项的作用就是对误差求导当无人机超过预期高度误差就会变成负的而微分项就是Kd*de/dt,从而提供一个负信号来抵消掉一部分上升信号。2.PID参数整定为了防止超过预期输出Kp一开始不能给那么大要给小一点再慢慢往上调调到一定程度就是曲线和预期输出靠的很近了时接下来就需要调Ki来消除稳态误差。Ki小就是积分的慢一些消除误差的能力弱一些大就是消除误差的能力强一些。当发生在预期输出周围震荡的时候就需要Kd来消弱震荡但是Kd又不能太大否则就会严重影响系统的调节时间导致很长时间才能贴合预取输出。注一般我们系统只用p和I就可以只有震荡明显的时候才需要加入D.3.其他相关控制知识①积分限幅如果无人机在飞到1m的时候有一个工人一直按着无人机就会导致误差一直不变从而P提供的升力一直不变I值随时间线性叠加导致无人机的总升力过大工人放手时一下子飞的过高。积分限幅就是定一个最大积分限值当积到一定值时就不能再增了。这样就会使无人机不会超过预期输出过高只会在预期输出周围浮动。②积分分离假设无人机已经飞到预期位置100m,这时悬停升力由I提供P0.但是一个工人想要测试一下无人机飞到1000m能不能刹住。预期输出变成了1000m,误差幅度骤升P和I也猛的增加。就会导致系统震荡超调。积分分离就是对误差进行判断当误差超过某一个值的时候让积分作用等于0就是让I0,低于的话再加上积分作用。③微分先行就是让E误差不传给D,直接将传感器的输出给到D项这样当预期高度突变的时候影响直接给到P和I,不会直接给到I,消除了突变的影响。
