PID算法,不管是原理上,還是代碼上都比較簡單。主要運用在電機控制、開關電源、電源管理芯片等領域。
一般《自動控制原理》上給的是位置式算法,如下圖所示。
原因在于你對這個系統的反饋機構理解得不夠。
比如,716空心杯電機,設定在100轉/秒,但是你卻用了50M時鐘讓PID算法工作,假設PID是全并行的(數據吞吐量也達到50M)。
這時,不管你怎樣調
參數,電機都不受控制,一下子很快,一下子很慢。
靜下來想想,不難發現問題。
假設電機瞬時轉速是101轉/秒,光電開關大概每隔4.95毫秒才反饋一個速度量過來,在這期間是沒有反饋的。
設定的轉速是100轉/秒,用工作在50M全并行的增量式PID算法,在4.95毫秒內,不斷地累積1轉/秒的誤差,期間被PID算法作用了247.5次!
也就是說,因為PID的工作頻率太高,積累誤差的速率太快(從另一個角度來看就是反饋機構太慢),所以電機不受控制,這時,你把PID的工作頻率降下來,就會發現,電機漸漸地受控制了。
下面給一個在
FPGA中使用PID算法做電機控制的完整框圖。
綜上所述,控制類算法,除了要關注算法本身的特點以外,還要深刻理解反饋機構和執行機構。
BTW,一般來說,電機控制用PI或者PD控制就可以了,如果用PID三個環節的話,一來參數不容易調節,二來容易自激,當然也不排除某些特殊場合需要用PID三個環節,甚至還會用到三環控制(速度環、相位環、
電流環)。此外,除了PID以外,常用的控制類算法還有模糊控制、MPC(模型預測控制)算法。
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原文標題:要掌握PID算法 要深刻理解反饋機構和執行機構
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