双pid循环

Question

我正在开展机器人项目，涉及控制大型机器人手臂的位置。建议是使用双PID循环，我想知道这涉及到什么。

正如我所描述的那样，第一个PID循环应该处理手臂的速度（因为它预计会很重且很长，因此“更难”控制）然后是第二个来控制手臂的位置将其值输入第一个PID。

我之前使用过PID，按照wikipedia上提供的表来校准循环。 （AKA：不要以为我将能够使用复杂的方法来校准循环）

所以我正在寻找一些很好的资源来帮助我们如何校准循环，还有一些关于如何使其工作的信息（伪代码），以及这是否是一个好主意。

Answer 1

大多数机器人手臂具有用于控制电机扭矩的低水平电流回路，用于控制速度的另一个低水平电压回路，以及用于控制电机位置的更高水平位置回路。在可能的范围内，您需要设置一个前馈系统，以考虑重力和摩擦等已知效应。您希望低级循环尽可能快地运行。较高级别的位置循环可能稍慢。例如，低电平回路可以以5Khz（每0.0002秒）运行，位置环路为250 Hz（0.004秒）。

Answer 2

1. 模拟你的循环。我不能强调这一点（特别是如果你将采用手动调整方法）。如果您可以访问它，Simulink就是您的选择。如果没有，还有其他方法可以模拟手臂。

2. 如果你确定两个循环是最好的方法（并且我不相信），那么首先将问题分解为两个不同的控制循环并独立解决它们。作为示例，首先开发速度环以实现和维持具有可接受的控制性能的速度目标。然后，开发一个位移环，以使用少量固定的离散速度来实现和保持位置。

3. 一旦您满意地解决了这两个问题，您就可以使用置换循环来设置速度环的目标。这就是模拟变得至关重要的地方：控制系统将是非线性的（但在应用常数系数PID时，您实际上是在假设一个合理的线性度量）。您通过使用置换环为速度环设置变量目标来复合非线性。时间安排至关重要：在设定新的速度目标之前，位移环必须给速度环一段时间以达到目标目标。

4. 调整将是一个挑战。我通过完全避免调整解决了复杂的PID问题。相反，我使用模拟退火算法来发现最佳PID系数。请注意，这种方法假设了两件事：a）问题可以被可靠地模拟，b）存在客观的绩效标准。