【转载】狂暴战车 直流电机转速闭环，增量式pid调试过程

原文地址：https://club.rt-thread.org/ask/question/12262.html        原文作者：sogw

 

 

当我们给小车设定速度时，自然是希望它能够按照预设的速度运行，但因为外界阻力，显然轮子的转速会受到影响，达不到预设值或变的不稳定。这个时候就需要闭环控制了，来使车轮的转速在受到一定的干扰时也能稳定在预设值上下。

谈到闭环控制算法，最经典的当然是PID了，rt-robot 中提供了PID的算法，其中有增量式PID和位置式PID，对于电机的控制，增量式PID更为合适。 在PID调试过程中， 观察波形是很有必要的。 可以显示波形的工具有很多， 在这里，我使用的是 ANO_TC匿名科创地面站， 它不仅可以图形化显示数据，而且还有调参接口，支持串口、UDP等通信方式。 ANO_TC 上位机有一套自己的协议，下位机（小车）需要实现这部分，才能够使用它。

在与上位机通信对接完成后，就可以开搞了。调参过程中，增量式与位置式略有不同， 增量式先加大 Ki.

所用电机不太好。同时因为IO口不够用，没能使用MCU定时器的编码器接口（硬件），只好用软件包中的提供的编码器接口（软件）。
测速稍有影响，明显的可以看到在相互干扰，所以在看以下调试过程中的波形时，不要太过苛刻啊。

 

以下是具体的调参过程，仅供参考 （ps：两驱小车，使用同一套PID参数）

1.0： 首先设置KP=0，KD=0，KI=0.1。观察波形，可以看到稳定过慢，值太小

    

 

1.1：保持Kp、Kd不变，设置Ki为1.0。观察波形，稳定加快。

 

1.2：保持Kp、Kd不变， 设置Ki为2.0。观察波形，有振荡的趋势

 

1.3：保持Kp、Kd不变，设置Ki=4.0。观察波形，振荡趋势更加明显

 

1.4：保持Kp、Kd不变，设置Ki=8.0。观察波形，在有规律的振幅渐小的振荡

 

1.5：保持Kp、Kd不变，设置Ki=16.0。观察波形，来回大幅度振荡，此时Ki已经过大了

 

经过 1 过程后，暂定Ki为8.0

 

2.0：设置Kp=0.1、Ki=8.0、Kd=0.0。观察波形，几乎没有什么影响

 

2.1：保持Ki、Kd不变，设置Kp=1.0。观察波形，变化不大

2.2：保持Ki、Kd不变，设置Kp=2.0。观察波形，振荡有被消减

 

2.3：保持Ki、Kd不变，设置Kp=4.0。观察波形，变化不大

 

2.4：保持Ki、Kd不变，设置Kp=8.0。观察波形，振荡明显减弱

 

2.5：保持Ki、Kd不变，设置Kp=16.0。观察波形，新的振荡出现，此时Kp已经过大了

 

 

经过 2 过程后，暂定Kp为8.0

 

3.0：设置Kp=8.0、Ki=8.0、Kd=0.1。观察波形。看不出变化

 

3.1：保持Kp、Ki不变，设置Kd=1.0。观察波形，超调幅度被消弱

 

3.2：保持Kp、Ki不变，设置Kd=2.0。观察波形，无明显变化

3.3：Kd=6.0。观察波形，超调幅度继续消弱

 

 

3.4 Kd=8.0。观察波形，超调幅度无明显变化，且有要振荡的趋势

 

 

3.5：Kd=16.0。观察波形，大幅振荡，此时Kd已经过大了

 

经过 3 过程后，暂定Kd为8.0。至此，已经得到了一套PID参数，之后就是基于这套参数，反复调节，寻找更优的参数。

 

PID的参数并不是彼此孤立的，并不是确定了一个参数后，就一直不变，对于调一个参数时需要改动其它参数的情况是很常见的。以上只是方便展示，希望大家看过后，不要有误解。上述过程只是为了大致确定参数的数量级和敏感度

 

最后选定的参数是：Kp=6.6、Ki=6.5、Kd=7.6。效果如下