文档介绍：最通俗的PID理解
认识pid这个词已经好多年了,pid说起来简单,但是不管在网上看了多少资料,就算照着资料说的方式调试过设备依然感觉蒙着一层迷雾,一种违和感,但最近似乎有所感悟,对她感觉突然熟悉了不少。下面我想谈谈我是如何理解pid的。
首先还是先放上公式:
然后我想提出几个名词,看过有关资料的应该都有所印象:
稳态误差
绝对式PID算法
相对式PID算法
弹簧阻尼系统
日常中碰到的控制有两种:第一种类似于上拉式磁悬浮,电磁铁是输出,霍尔效应传感器作反馈,当达到稳定状态时,输出电流应该是一个定值,才能维持物体稳定悬浮。
第二种类似于控制伺服电机旋转到一定的角度,用编码器做反馈,输出量是电机的速度。当处于稳定状态时,输出的速度指令值是0。
通常情况下第一种采用绝对式PID算法,第二种采用相对式PID算法,但是这两种算法其实是一样的。
再回头看上面的公式,当只有P不等于0时,大家可以思考下,如果是控制电机,当最后误差为0时,系统的输出就是0,能达到平衡状态。
然而磁悬浮控制情况就不同了,我需要误差为零时依然有一个稳定的输出,这时如果仅仅有P值,当误差为0时输出也是0,永远不可能达到一个定值,最后平衡时,测量值和设定值之间的误差也就是稳态误差。
如何消除稳态误差呢?这里我们需要I值,我们先来看看伺服电机和温度控制的区别,伺服电机的外界干扰小,控制角度时,相当于对输出值做了积分。再看磁悬浮控制,这个积分的过程则并不明显。因此我们需要从上面的公式中得到一个稳定值,这就是I的作用,公式中我们对误差进行了积分,只要误差存在积分就在增长,最后达到稳定时,误差为0,比例和微分项的输出都是0,而误差积分与系数I的积,得到了我最终稳定的输出。
最后来看看弹簧阻尼系统,想象一个用弹簧拉着作简谐振动的小球,在没有阻力的情况下,小球会永远震荡下去,弹簧的回复力与误差