PID精讲(智能车为例)

 时间:2024-10-27 07:17:27

可能你会想到,如果通过编码器测得现在的速度是2.0m/s,要达到2.3m/s的速度,那么我把pwm增大一点不就行了吗?是的,增大pwm多少呢?必须要通过算法,因为PWM和速度是个什么关系,对于整个系统来说,谁也不知道。要一点一点的试,加个1%,不够,再加1%还是不够,那么第三次你还会加1%吗?很有可能就加2%了。

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工具/原料

PID算法教材

电脑(PC)

方法/步骤

1、通过PID三个参数得到一个表达式:△PWM=a*△V龀音孵茧1+b*△V2+c*△V3,abc是通夸臾蓠鬏过PID的那个长长的公式展开,然后约简后的数字,△V1,△V2,△V3此前第一次调整后的速度差,第二次调整后的速度差,第三次。。。一句话,PID要使当前速度达到目标速度最快,需要建立如何调整pwm和速度之间的关系。

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2、输入输出是什么:输入就是前次速度,前前次速度,前前前次速度。输出就是你的PWM应该增加或减小多少。为了避免教科书公式化的说明,本文用口语化和通俗的语言描述。虽然不一定恰当,但意思差不多,就是那个事。如果要彻头彻尾地弄PID,建议多调试,写几个仿真程序。

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3、PID一般有两种:位置式PID和增量式PID。在小车里一般用增量式水貔藻疽,为什么呢?位置式PID的输出与过去的所有状态有关,计算骀旬沃啭时要对e(每一次的控制误差)进行累加,这个计算量非常大,而明没有必要。而且小车的PID控制器的输出并不是绝对数值,而是一个△,代表增多少,减多少。换句话说,通过增量PID算法,每次输出是PWM要增加多少或者减小多少,而不是PWM的实际值。下面均以增量式PID说明。这里再说一下P、I、D三个参数的作用。P=Proportion,比例的意思,I是Integral,积分,D是Differential微分。打个比方,如果现在的输出是1,目标输出是100,那么P的作用是以最快的速度达到100,把P理解为一个系数即可;而I呢?大家学过高数的,0的积分才能是一个常数,I就是使误差为0而起调和作用;D呢?大家都知道微分是求导数,导数代表切线是吧,切线的方向就是最快到至高点的方向。这样理解,最快获得最优解,那么微分就是加快调节过程的作用了。看看最后的结果:△Uk=A*e(k)+B*e(k-1)+C*e(k-2)这里KP是P的值,TD是D的值,1/Ti是I的值,都是常数,哦,还有一个T,T是采样周期,也是已知。而A、B、C是由PID换算来的,按这个公式,就可以简化计算量了,因为PID是常数,那么ABC可以用一个宏表示。这样看来,只需要求e(k)e(k-1)e(k-2)就可以知道△Uk的值了,按照△Uk来调节PWM的大小就OK了。PID三个参数的确定有很多方法,不在本文讨论范围内。采样周期也是有据可依的,不能太大,也不能太小

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