行吧, 继上次手搓简单卡尔曼算法后我又接触到了更多控制方面的东西. 想我一个电子工程的弟弟在这里研究术语都不知道几个的控制... 命苦啊! 最近在调机械腿, 应该说还在调那条腿, 对伺服电机里的PID算法有了些许感悟.
这条腿的传感噪声问题因为换了传感器已经解决了, 最近的问题是不能快速, 稳定, 准确的到达指定位置. 目前通过限制电机的加速度改善了情况.
PID也没有那么简单
在改动前机械腿在低速状态 (很低速那种) 下表现得还是蛮好的, 但速度一旦快起来就明显有过冲, 是一抖一抖运动的, 到达位置时间反而比低速还长... 虽然我以前买了一个很简陋的四轴穿越机调过一点点PID, 感觉这算法也不难理解 (至少比卡尔曼好理解😁), 但这次发现要达到一定的精度PID也不是那么简单的东西: 经常是 "这参数加了20了怎么毛的变化都没有啊 黑人问号", 但实际用起来又确实地感受到了差别. 并且当情况复杂的时候一个普通PID是不能满足的, 可能会用串级PID, 分段PID, 模糊PID, 专家系统PID, 容错PID, 前馈, 非线性控制之类的来改善😵
🔗 参考: 关于永磁同步电机交流伺服控制系统的算法问题？ - 小心假设的回答 - 知乎
PI · PD · PID
另外我知道了在工业中说是说PID控制器, 但实际大多是PI控制器, 因为D虽然可以增大系统阻尼, 使系统具有一定预见性, 增强了对微小变化的响应, 但也因此造成系统容易震荡, 不稳定. 而根据网上说的I比D更容易引起不稳定, 因为I引入了另一个极点. 具体啥时候用PI, PD, PID我还没有头绪.
🔗 参考: - 哪些控制类的算法惊艳了你？ - 三郎的回答 - 知乎 - PID控制算法精华和参数整定三大招
三环控制
再有就是我大致理解了伺服电机三环PID是一种多么精妙而自然的设计.
在调PID的时候我和师兄一度绝望, 我就说: "要不我们只保留转距环, 上层的我们重新写一遍."当时我们使用的是位置模式控制电机. 我看电机驱动器的说明书都看得晕呼呼的, 还没怎么理解三环控制. 但我要保留转距环的想法是很正常的:
电机最基本的控制方式就是控制流过电机的电流, 也就是控制电机输出的转距. 在这一环里不是单纯的PID, 驱动器还设置了一些阈值, 防止过流烧坏电机什么的. 这一环是驱动器自整定的, 但效果也不错, 因此我认为不必自己重写这一环.
然后我说:"上层我们用一个PID, 达到: 当当前位置比目标位置小就加正向转距, 当当前位置比目标位置大时加逆向转距的效果."
学长立即指出这样机械腿到达位置时的速度是不定的.我:"那就加一环速度PID, 生成一个百分数乘以转距来达到控制达到目标位置时的速度的效果"
说完我一愣, 我特么这不是说了一遍电流环, 速度环, 位置环的所谓三环控制🐴
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