驻马店app和网站开发公司,黑马程序员学费多少钱,ip上海官网,驻马店高端网站建设最近看到了Brett Beauregard发表的有关PID的系列文章#xff0c;感觉对于理解PID算法很有帮助#xff0c;于是将系列文章翻译过来#xff01;在自我提高的过程中#xff0c;也希望对同道中人有所帮助。作者Brett Beauregard的原文网址#xff1a;http#xff1a;//brettb…最近看到了Brett Beauregard发表的有关PID的系列文章感觉对于理解PID算法很有帮助于是将系列文章翻译过来在自我提高的过程中也希望对同道中人有所帮助。作者Brett Beauregard的原文网址http//brettbeauregard.com/blog/2011/04/improving-the-beginner’s-pid-reset-windup/ 1、问题所在 积分饱和是一个陷阱它可能比任何其他内容对初学者有更多的要求。当 PID 认为它可以做一些它做不到的事情时就会发生这种情况。例如Arduino 上的 PWM 输出接受0-255 之间的值。默认情况下PID 不知道这一点。如果它认为300-400-500 会奏效它将尝试那些期望得到它所需要的东西的值。由于在现实中该值被限制在 255它只会继续尝试越来越多的数字而不会取得任何进展。
这个问题以奇怪的滞后的形式显现出来。上面我们可以看到输出以 非常兴奋 的方式超出了外部限制。当设定值下降时输出必须在低于255的限制线之前逐步减少。
2、解决方案–步骤1 有几种方法可以缓解积分饱和但我选择的方法如下告诉 PID 输出限制是什么。在下面的代码中您将看到现在有一个 SetOuputLimits函数。一旦达到任一限制pid 停止求和 (积分)。它知道没有什么可做的; 它知道自己已经无能为力。由于输出不会积分饱和所以当设定值下降到我们可以做一些事情的范围内时我们会得到立即的响应。
3、解决方案–步骤2
不过请注意在上面的图表中虽然我们摆脱了那个积分饱和滞后但我们并没有完成这一步。PID认为它正在发送的东西和刚刚发送的东西间还是存在偏差。为什么比例项和 (在较小的程度上) 微分项的存在。
尽管积分项已被安全地钳位但P和D仍在增加他们两的份额产生的结果也有可能会高于输出限制。在我看来这依然是不可接受的。如果用户调用名为 SetOutputLimits 的函数他们必须假定这意味着“输出将保留在这些值之内”。因此对于步骤2我们将其作为一个有效的假设。除了钳位积分项之外我们还要钳位输出值使其保持在预期的位置。
(注意 您可能会问为什么我们需要钳位这两个。如果我们要控制输出限制为什么要单独钳位积分项呢如果我们只是钳位输出积分项就会不停的增长。虽然在向上的过程中输出看起来会很好但我们会看到在下降的过程中会受到积分饱和的影响。
4、代码
/*working variables*/
unsigned long lastTime;
double InputOutputSetpoint;
double ITermlastInput;
double kpkikd;
int SampleTime 1000;//1 secdouble outMinoutMax;
void Compute()
{unsigned long now millis();int timeChange (now - lastTime);if(timeChangeSampleTime){/*Compute all the working error variables*/double error Setpoint - Input;ITerm (ki * error);if(ITerm outMax) ITerm outMax;else if(ITerm outMin) ITerm outMin;double dInput (Input - lastInput);/*Compute PID Output*/Output kp * error ITerm- kd * dInput;if(Output outMax) Output outMax;else if(Output outMin) Output outMin;/*Remember some variables for next time*/lastInput Input;lastTime now;}
}void SetTunings(double Kpdouble Kidouble Kd)
{double SampleTimeInSec ((double)SampleTime)/1000;kp Kp;ki Ki * SampleTimeInSec;kd Kd / SampleTimeInSec;
}void SetSampleTime(int NewSampleTime)
{if (NewSampleTime 0){double ratio (double)NewSampleTime/(double)SampleTime;ki * ratio;kd / ratio;SampleTime (unsigned long)NewSampleTime;}
}void SetOutputLimits(double Mindouble Max)
{if(Min Max) return;outMin Min;outMax Max;if(Output outMax) Output outMax;else if(Output outMin) Output outMin;if(ITerm outMax) ITerm outMax;else if(ITerm outMin) ITerm outMin;
}
添加了一个新函数允许用户指定输出限制 [52-63 行]。这些限制用于钳位积分项 [17-18] 和输出 [23-24]
5、最终结果 正如我们所看到的积分饱和被消除了。此外输出将保留在我们希望的位置。这意味着无需对输出进行外部钳位。如果希望它的范围从23到 167您可以将它们设置为输出限制。
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