PID参数如何整定

__小黑先生

我是做智能小车，用PWM波控制小车的速度，然后用霍尔开关检测小车的速度，我想用PID增量式算法 通过闭环控制 在经过检测小车两轮的速度，运用PID算法使小车能够直线行走，准确拐弯，本人菜，我想求问怎么来确定比例增益 积分时间常数 微分时间常数

xBrain

一言难尽, 简而言之, 控制转向一般用位置式PD(也有用PID的), 控制速度一般用增量式PI(也可以加D). 注意别忘了限制最大最小输出!!!

参数设置要根据具体对象而定. 一般原则如下:
这里先假设系统参数如下:
    输入数据(如温度值,代表被控对象的指标)范围[InMin,InMax] = [0,1]
    输出数据范围[OutMin,OutMin] = [-1,1]
    控制周期dt=1ms
    系统时间常数为T=3s

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对于位置式PD,  OutVal = P*(InNew-InSet) + D*(InNew-InOld);
参数调节:
    1. 一般先调P, 初次设参数时, 估计单独的"P*(InNew-InSet)"能使输出达到最大. 此处建议初始值P = (OutMax-OutMin)/(InMax-InMin). 然后修改参数P已达到一个较好效果, 很可能达不到要求, 调到效果无法明显改善为止. 
    2. 接着调D, 先注意InOld很可能不是上一次采集的值, 可能是10次甚至20次前的值(视情况而定), 以削弱随机误差的影响.  若采用上面的计算式, D一般设置成P的好几倍, 初始设定, 可设置成3P.
    最后, 修改轮流修改PD参数,已达到最优.
    S:一般经过几次修改后, 再改参数效果就不明显, 这种情况,可能的原因有两种:   1. 参数改的幅度太小.   2. 确实到极限了.

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对于增量式PI,  这种方式一般用于控制大滞后的系统, OutVal += P*(InNew-InOld) + I*(InNew-InSet) ;
注意:
    1. 后面乘的是偏差的微分(差分), I后面乘的使偏差, 这是因为这个方程本质上是实现的积分(累加),  偏差的微分(差分)经过积分(累加)后就是偏差对应P, 而偏差经过积分(累加)后就对应I.
    2. 后续代码记得限制OutVal∈[OutMin,OutMax]
    3. 此处的InOld一般是上一次采集的数据,不必是多次前的, 用多次之前的数据反而会降低系统的实时性, 因为理论上积分可以削弱随机误差的影响.  然而控制系统实际情况难以完全用理论概括, 具体实现视情况而定!!!
参数调节:
    1. 先调I参数,  关于初始值的设置, 一般I*(InNew-InSet)能使OutVal在T内达到最大值(T为被控对象的时间常数). , 则初始值可设置为I=(OutMax-OutMin)/(InMax-InMin)*dt/T=[1-(-1)]/(1-0) * 0.001/3=0.00066666666666667!
    2. 接着P参数, 类似位置式P, 初始值P=(OutMax-OutMin)/(InMax-InMin).
    最后就是以PI参数为基础, 进行调节, 而调节的各种技巧, 实在是太多, 总之一句话 "好看的就是好的".  另外调参数还得看具体指标.

X, 不小心写了这么多, 以上仅为个人经验&观点, 如有雷同纯属巧合!!!

正点原子

帮顶....

zuozhongkai

PID三个参数要自己去试的，PID算法很短，但是难就难在调试这三个参数很费时间的

李晓

整定我倒是做过几次，不好弄，你说的时间常数是这样的：在精确自动化控制领域，根据香农采样定理时间常数是有个习惯经验值的，网上都好搜的，我只记得炉温控制大约为18s.在实际控制时，比如转速，都是默认所有的常数为1来做的。因为不同的常数对应的参数是不同的，但是控制结果却是相似的。

__小黑先生

回复【3楼】zuozhongkai:
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a.确定比例增益P 
确定比例增益P 时，首先去掉PID的积分项和微分项，一般是令Ti=0、Td=0（具体见PID的参数设定说明），使PID为纯比例调节。输入设定为系统允许的最大值的60%~70%，由0逐渐加大比例增益P，直至系统出现振荡；再反过来，从此时的比例增益P逐渐减小，直至系统振荡消失，记录此时的比例增益P，设定PID的比例增益P为当前值的60%~70%。比例增益P调试完成。 
这是网上找的  这个 系统出现振荡 我们要怎么观察呢  
要不然自己去式 要怎么确定P 值I值 D值是否达到了比较理想的情况呢

__小黑先生

回复【4楼】李晓:
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您好哈  使系统对阶跃输入的响应达到临界状态，这时记下比例系数、临界振荡周期为Tu，根据您说的那公式，就可以由这两个基准参数得到不同类型控制器的参数     但是这临界状态要怎么判断呢

__小黑先生

回复【3楼】zuozhongkai:
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PID控制器参数整定的方法很多，目前使用比较广泛的是振荡法。在这种方法中，先只采用比例控制，然后使KP从0 增加到临界值Kr这里临界值是指系统首次出现持续振荡时的增益值   
持续振荡？什么是持续振荡啊？ 我们怎么判断出现持续振荡啊

卧虎藏龙

回复【7楼】__小黑先生:
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震荡就是在目标值附近一会儿去大，一会儿取小。

有整定PID的口诀。可以去查一查。

整体说来，P是一个粗调参数，I是消除小误差（注意积分抗饱和），D是抗干扰。
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另外，如果环境允许，可以利用全局寻优算法来整定最佳PID参数。

很多优秀的全局寻优算法均是和控制系统独立，也就是不用管具体的系统模型，也可以以100%的概率收敛于全局最佳参数。

但是全局寻优的普遍缺点是整定速度较慢。

__小黑先生

回复【8楼】卧虎藏龙:
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真是谢啦  
还有那个采样周期 是不是指看我们定时多长时间进行一次PID调整速度   这个时间就是采样周期吗

卧虎藏龙

回复【9楼】__小黑先生:
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就是多久采集一次反馈信号嘛，可以在采集到反馈信号的时候，马上进行调整。

qq942266575

不是有首儿歌唱得好嘛？

__小黑先生

回复【11楼】qq942266575:
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 哪首呢

kassandra

若用PID 的话，一般先整定P，然后是I,最后是D，系数的话依次越来越小，一般是这样，D微分系数可以增强系统动态响应，过大易让系统回复【7楼】__小黑先生:
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出现连续震荡而不是失控的情况，介于稳定和不稳定之间

kassandra

回复【10楼】卧虎藏龙:
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回复【9楼】__小黑先生:
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9楼正解，采样周期T，和要确定的系数有关的，必须先固定周期再调其他参数，这个参数调整最好是用原子的USMART 调试插件，很方便

哈哈嘻嘻

帮顶  加油

加菲老爷

回复【14楼】kassandra:
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USMART 是什么东西啊

kassandra

回复【17楼】加菲老爷:
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就是一个可以通过串口调用用户函数的嵌入式程序