前馈PID控制.doc

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资源描述
前馈PID控制控制量=前馈+PID,前馈实际上是利用对象特征,属于开环控制。优点是提高系统响应速度,减小反馈控制压力。如果对对象特征不清楚,就无法用前馈。在控制算法调试过程中注意一下事项:1. 控制周期确定控制周期应该与系统的响应匹配,相应传感器采样周期与控制周期大体一致。如果传感器采样周期比控制周期大很多,可能造成系统不稳定。如电机控制中电流变化快,毫秒级变化,相应的电流环周期应该是毫秒级,电流采用也是毫秒级。目前电动自行车控制器电流环控制周期是2ms,速度环相对比较慢,大概100ms。2. 前馈控制量确定1)电机控制u=i*R+L*di/dt+E (1) E=K*w (2)由(1)式可知:控制电压在电阻、电感和反电动势三个部分消耗掉。反电动势E与角速度w成正比,在空载情况下,可以粗略认为,控制电压完全消耗在反电动势上。这样通过加载不同控制量,就可以求出(2)式中的K值。速度控制中可以把E作为前馈控制量,即:u=E+PID。 2)气动伺服控制 可以离线测出不同控制量所对应的压力,这样可粗略反算出达到某压力,大致需要控制量,并用这个控制量作为前馈量。3. 比例控制在不产生振荡前提下,尽可能提高Kp值,这样响应快,不考虑积分时稳态误差小,但过大会造成振荡。4. 积分控制作用:消除稳态误差,缺点:过大易超调振荡,过小响应速度慢。过调时可消除积分量,如:if(error0)intergration=intergration*0.8;else if (error0)&(intergration0)intergration=intergration*0.8;如果直接消除积分即:intergration=0,导致控制量不连续,产生脉动。另外可做积分饱和处理,减小积分副作用。5. 微分控制1) 作用:利用变化趋势特征,阻碍趋势改变。2) 优点:改善系统动态特性,减小过冲。3) 缺点:大多数情况下不用微分,主要原因在于噪声影响,因为是对偏差的微分,即使偏差噪声很小,但经过微分放大后,噪声很大,造成控制不流畅,甚至系统不稳定。4) 限制使用如:kd=kd_value/(1+error*error);微分值远离平衡位置小,平衡位置附近大,这样在远离平衡位置处不做太多限制,由于噪声影响,限制过多会造成控制不流畅,平衡位置附近限制大,防止过调。
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