串级PID调试simulink仿真 |
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串级PID调试simulink仿真
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串级PID调试simulink仿真
设计串级PID
串级PID图解：
主控制器输出可以是输出实际的物理量，也可以输出百分比。若是输出实际物理量的值，需要知道主控制器输出的物理量与负控制量的实际一些关系，显然是不够合适的。比如外环是位置，内环是速度，外环输出的值，外环PID控制的是位置，经过PID控制器，实际含义已经改变，难以知道这个含义和速度的关系。 若是外环输出百分比，更加灵活，只需将百分比和副控制变量进行量化计算即可。 实际输出的百分比可以这样实现（比如外环是位置，内环是速度）,C部分逻辑代码 //输出限幅 #define OUT_MIN -1000 #define OUT_MAX 1000 //PID结构体 typedef struct { volatile float Proportion; // 比例常数 Proportional Const volatile float Integral; // 积分常数 Integral Const volatile float Derivative; // 微分常数 Derivative Const volatile int Error1; // Error[n-1] volatile int Error2; // Error[n-2] volatile int iError; // Error[n] volatile int Error_sum; } PID /****************************************************************************************/ // 位置式PID // //pwm=Kp*e(k)+Ki*∑e(k)+Kd[e（k）-e(k-1)] /****************************************************************************************/ float PID_Postion (int iError,PID* sptr) { float iIncpid=0; sptr->iError=iError; // 计算当前误差 sptr->Error_sum+=sptr->iError;//积分项 iIncpid=sptr->Proportion * sptr->iError // P +sptr->Integral * sptr->Error_sum // I +sptr->Derivative * (sptr->iError-sptr->Error1); // D sptr->Error1=sptr->iError; // 存储误差，用于下次计算 iIncpid=PID_OutputLimit(sptr,iIncpid);//在其他地方进行了限幅处理，此处就不用了 return(iIncpid); // 返回计算值 } //PID初始化 //PID输出限制，根据PWM的输出值进行增量式PID输出限制 float PID_OutputLimit(PID *this, double output) { if ((int)output output = OUT_MAX; } return output; } float series_pid(void)//串级PID函数 { int get_point=30;//内环期望值 float in_pid,out_pid,temp; out_pid=PID_Postion(iError,sptr1);//获取外环PID的值 out_pid=(OUT_MAX-OUT_MIN)*out_pid/100;//输出百分比，分为100份 in_pid=out_pid-get_point;//得到偏差值 temp=PID_Postion(in_pid,sptr2);//外环输出作为内环输入 return temp;//返回内环输出值 } 搭建simulink模型，进行串级PID参数调试结合口诀和PID tuner进行调参，PID tuner调整内环PID参数，人工经验整定，调整外环参数。 串级PID调参的一般步骤是先内环后外环。PID调参一般注意的几个参数： 超调量：最大值超过设定值多少 上升时间：到达设定值的时间 曲线稳定在设定值时间： 以及曲线是否稳定：不发散 可以通过观察这些量来衡量PID调试的质量，一般来说，这些指标不可能同时达到最优，需要根据你的系统进行调整，选择比较适合自己系统，进行一些取舍。比如说，你的系统要求是需要比较灵敏，那上升时间就不能太长。系统需要稳定，那超调量就不能大。 下面结合PID tuner和口诀进行调试，但因为有时候PID tuner是不能够计算出比较合适的PID的值，需要人工整定。 口诀： 参数整定找最佳，从大到小顺次查 先是比例后积分，最后再把微分加 曲线震荡很频繁，比例度盘要放大 曲线漂浮绕大弯，比例度盘往小扳 曲线偏离回复慢，积分时间往下降 曲线波动周期长，积分时间要加长 理想曲线两个波，调节过程高质量 电机控制位置的串级PID，simulink仿真：因为这里只是说整定方法，没有对PID外环的输出进行处理。 使用PID tuner调节内环：需要先断开外环
把扰动去掉，保持内环PID的值不变，调节外环PID（结合口诀）
调试Kd，从大到小 kd太大了，曲线发散
我们在内环添加扰动，看看曲线变化情况， 二级扰动干扰情况
通过对比，发现，串级PID能够很好地抑制对内环的干扰，对外环就没有很好的效果。 |
在设计串级PID的时候，我们从图可以知道，主控制器的输出是副控制器的输入。
可以说调节的非常棒了，计算出的准确的PID参数的值。 但是这个是不够精准的，我们加一些扰动看看(二级扰动) 
可以说，扰动非常大。这个也是PID tuner的一个缺点，不会把一些扰动也计算进去，但是这个得出来的值仍有一定的参考价值。 
先是比例后积分，最后再把微分加，先调节比例，其他清零。 逐渐增大Kp的值，调节时间减少，超调量增加，曲线震荡变得频繁。
kp=10，这时曲线比较合适 
最后，根据实际情况，Kp=10，Ki=0，Kd=0；口诀不适合这个系统，还是要根据实际情况和PID的调节的一些参数进行调节。口诀只是辅助调试。
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