非对称PID控制循环

Question

我正在编写机器人滑盖升降机的代码。我可以准确地获得升力的位置，但我希望能够保持升力的位置几乎没有振荡（小的高频振荡应该很好）。我正在使用PID控制循环，我花了很多时间来调整它。然而，由于重力有助于降低速度，但在试图上升时减速，因此无法很好地调整PID。现在，当它试图保持其位置时，它会缓慢上升到目标位置，然后一旦到达目标位置，只是几乎不会超过下一次更新，它会再次下降，然后再次重复该过程。

我正在考虑获取PID计算的原始功率值，并简单地为它补充一些常数以补偿重力，但我无法访问PID计算，因此我必须自己编写PID代码

这个修改过的PID循环是否有效或是否有另一个控制循环有助于弥补这种不对称情况？

作为参考，我使用操纵杆控制升降机。我申请移动升降机，然后每当我停止供电时（操纵杆处于0位置），PID开始尝试保持当时的位置。

Answer 1

这是一个经典示例，您可能需要在控制循环中使用前馈术语。

在上述模型中，反馈补偿器是您的PID回路，它将您的错误信号转换为执行器命令。前馈补偿器是一种将所需角度（在此示例中为 r ）转换为执行器命令的计算。

由于您知道作用在系统上的重力，因此可以估算出执行器抵消该力所需的扭矩量。这就是重力补偿。

执行器所需的重力补偿扭矩为 扭矩=力*距离。 （请确保您的单位对于此计算是正确的！）。

力是元素的重量或质量*重力。

但是请谨慎计算距离！因为力是指向重力方向的向量，所以所需的距离只是距执行器中心的水平距离。该距离将取决于幻灯片的当前角度。此计算将类似于Distance = cos（theta）* x。

假设执行器的输出是扭矩（或可能是电流），则此计算将为输出= P 误差+ I （积分误差）+ D *（速度误差） +前馈。

您希望PID反馈仅消除错误。这样，当幻灯片位于设定位置时，前馈项会将其固定在原位，并且PID回路将纠正任何错误。如果您的前馈模型完全正确，则您的PID增益都可以设置为零，并且可以正常工作（但是该模型并不正确，这就是为什么需要反馈的原因）。

顺便说一句，这个问题更适合机器人堆栈交换。您可能会在那找到更多问题的答案。

Answer 2

如果你设置了太高的积分项，你会得到更多的超调......为了抑制振荡，你应该仔细设置微分项，而不要过多地使用它。 （令人生畏，不是吗？）

尝试从P = 0开始，I = 0，D = 0.升高P直到系统振荡为止。然后放一些D项来抑制那些振荡。然后放一些I term来得到0稳态错误。

为了充分利用重力问题进行调整，我建议使用增益调度方法，从而调整并使用一个PID上升，另一个PID下降。

如果不满意，可以尝试一些自适应控制技术，如模型参考自适应控制。