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微分控制的特點(diǎn) pid什么意思( 二 )


u=kp*error+ ki?∫ error
還是用上面的例子來(lái)說(shuō)明,第一次的誤差error是0.8,第二次的誤差是0.4,至此,誤差的積分(離散情況下積分其實(shí)就是做累加),∫error=0.8+0.4=1.2. 這個(gè)時(shí)候的控制量,除了比例的那一部分,還有一部分就是一個(gè)系數(shù)ki乘以這個(gè)積分項(xiàng) 。由于這個(gè)積分項(xiàng)會(huì)將前面若干次的誤差進(jìn)行累計(jì),所以可以很好的消除穩(wěn)態(tài)誤差(假設(shè)在僅有比例項(xiàng)的情況下,系統(tǒng)卡在穩(wěn)態(tài)誤差了,即上例中的0.8,由于加入了積分項(xiàng)的存在,會(huì)讓輸入增大,從而使得水缸的水位可以大于0.8,漸漸到達(dá)目標(biāo)的1.0.)這就是積分項(xiàng)的作用 。
微分控制算法
換一個(gè)另外的例子,考慮剎車(chē)情況 。平穩(wěn)的駕駛車(chē)輛,當(dāng)發(fā)現(xiàn)前面有紅燈時(shí),為了使得行車(chē)平穩(wěn),基本上提前幾十米就放松油門(mén)并踩剎車(chē)了 。當(dāng)車(chē)輛離停車(chē)線(xiàn)非常近的時(shí)候,則使勁踩剎車(chē),使車(chē)輛停下來(lái) 。整個(gè)過(guò)程可以看做一個(gè)加入微分的控制策略 。
微分,說(shuō)白了在離散情況下,就是error的差值,就是t時(shí)刻和t-1時(shí)刻error的差,即u=kd*(error(t)-error(t-1)),其中的kd是一個(gè)系數(shù)項(xiàng) ??梢钥吹?,在剎車(chē)過(guò)程中,因?yàn)閑rror是越來(lái)越小的,所以這個(gè)微分控制項(xiàng)一定是負(fù)數(shù),在控制中加入一個(gè)負(fù)數(shù)項(xiàng),他存在的作用就是為了防止汽車(chē)由于剎車(chē)不及時(shí)而闖過(guò)了線(xiàn) 。從常識(shí)上可以理解,越是靠近停車(chē)線(xiàn),越是應(yīng)該注意踩剎車(chē),不能讓車(chē)過(guò)線(xiàn),所以這個(gè)微分項(xiàng)的作用,就可以理解為剎車(chē),當(dāng)車(chē)離停車(chē)線(xiàn)很近并且車(chē)速還很快時(shí),這個(gè)微分項(xiàng)的絕對(duì)值(實(shí)際上是一個(gè)負(fù)數(shù))就會(huì)很大,從而表示應(yīng)該用力踩剎車(chē)才能讓車(chē)停下來(lái) 。
切換到上面給水缸加水的例子,就是當(dāng)發(fā)現(xiàn)水缸里的水快要接近1的時(shí)候,加入微分項(xiàng),可以防止給水缸里的水加到超過(guò)1米的高度,說(shuō)白了就是減少控制過(guò)程中的震蕩 。
現(xiàn)在再回頭看這個(gè)公式,就很清楚了

微分控制的特點(diǎn) pid什么意思

括號(hào)內(nèi)第一項(xiàng)是比例項(xiàng),第二項(xiàng)是積分項(xiàng),第三項(xiàng)是微分項(xiàng),前面僅僅是一個(gè)系數(shù) 。很多情況下,僅僅需要在離散的時(shí)候使用,則控制可以化為
微分控制的特點(diǎn) pid什么意思

每一項(xiàng)前面都有系數(shù),這些系數(shù)都是需要實(shí)驗(yàn)中去嘗試然后確定的,為了方便起見(jiàn),將這些系數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一一下:
微分控制的特點(diǎn) pid什么意思

這樣看就清晰很多了,且比例,微分,積分每個(gè)項(xiàng)前面都有一個(gè)系數(shù),且離散化的公式,很適合編程實(shí)現(xiàn) 。
【微分控制的特點(diǎn) pid什么意思】講到這里,PID的原理和方法就說(shuō)完了,剩下的就是實(shí)踐了 。在真正的工程實(shí)踐中,最難的是如果確定三個(gè)項(xiàng)的系數(shù),這就需要大量的實(shí)驗(yàn)以及經(jīng)驗(yàn)來(lái)決定了 。通過(guò)不斷的嘗試和正確的思考,就能選取合適的系數(shù),實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的控制器 。

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