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首先例舉第一個例子,，我調(diào)的第一臺四軸飛行器,，十字型四軸飛行器，講下配置： 采用位置式PID控制,，位置式PID公式如下 PID的基本意義我在次就不作闡述了，我只講我的設(shè)計,，我以姿態(tài)角作為被控制對象,，所以 對于微分項D,我做了一點改變，標(biāo)準(zhǔn)PID的微分項D=kd*(e(k)-e(k-1)),，我在實踐過程中因為角度的微分就是角速度,，而陀螺儀可以直接測出角速度， 實現(xiàn)代碼如下 float pidUpdate(pidsuite* pid, const float measured,float expect,float gyro){ float output; static float lastoutput=0; pid->desired=expect; //獲取期望角度 pid->error = pid->desired - measured; //偏差：期望-測量值 pid->integ += pid->error * IMU_UPDATE_DT; //偏差積分 if (pid->integ > pid->iLimit) //作積分限制 { pid->integ = pid->iLimit; } else if (pid->integ < -pid->iLimit) { pid->integ = -pid->iLimit; } // pid->deriv = (pid->error - pid->prevError) / IMU_UPDATE_DT; //微分 應(yīng)該可用陀螺儀角速度代替 pid->deriv = -gyro; if(fabs(pid->error)>Piddeadband) //pid死區(qū) { pid->outP = pid->kp * pid->error; //方便獨立觀察 pid->outI = pid->ki * pid->integ; pid->outD = pid->kd * pid->deriv; output = (pid->kp * pid->error) + (pid->ki * pid->integ) + (pid->kd * pid->deriv); } else { output=lastoutput; } pid->prevError = pid->error; //更新前一次偏差 lastoutput=output; return output;}
我這么做的原因是因為,，如果使用傳統(tǒng)的D的形式,，在我快速打舵時會產(chǎn)生輸入的設(shè)定值變化頻繁且幅度較大，四軸飛行器會迅速回到新的期望點,，說白了就是非常靈活,，四軸回復(fù)很猛，也許造成系統(tǒng)的振蕩,，對PID參數(shù)要求較高,。如果用角速度代替的話，那怕你打舵非常快,，四軸會較平穩(wěn)的回到新位置,，運動較柔和。對于我這種操作菜鳥來說無疑后面一種會更合適,，所以我選擇了D=kd*Gyro的方式,。 PID控制器我大概就是這么實現(xiàn)的，下面講講我在調(diào)試過程中具體遇到的問題,。首先我將四軸固定在單軸平衡平臺上,，讓飛行器完成單軸平衡，主要觀察姿態(tài)角的 我先調(diào)一個軸的平衡再調(diào)另外一個軸，最后調(diào)YAW軸,。 在這里還應(yīng)注意一點,，當(dāng)P太小時,，四軸在很大傾斜的地方，在重力與P的作用下也會震蕩,，這種震蕩不是等幅的,，也不是對稱的，震蕩波谷的絕對值明顯要比波峰絕對值大而且距離0度會很遠(yuǎn),。這種情況要加以區(qū)分,。 我把P從0.2到0.8開始嘗試，找到一個適合的點,，即剛開是出現(xiàn)震蕩的P值最后我定為0.5,。注：此時還是有靜差。 P=0.5時四軸在他的穩(wěn)定位置震蕩比較小了，但是在外力干擾下很難在穩(wěn)定下來,，抗干擾能力較差,。然后我開始調(diào)D。 剛開始調(diào)D的時我就范了一個錯誤,。因為我改了D的標(biāo)準(zhǔn)型，而D應(yīng)該是抑制運動的,，但是陀螺儀輸出的數(shù)據(jù)符號導(dǎo)致我這里D變成了增加運動,，所以一開始無論我怎么調(diào)整D,都會激發(fā)震蕩。后來我在參數(shù)前加了個符號就好了,。在這里我提醒要始終注意D是阻尼力,，是其抑制震蕩也就是運動的作用的，它始終期望的是它所作用的對象沒有運動,，至于停在什么位置不是D所關(guān)心的,，那是P,I所關(guān)心的。所以直接用陀螺儀數(shù)據(jù)代替偏差的差得話就得注意下,。修正這個問題后加了D效果就比較明顯了,，四軸在外力的干擾先能明顯的有回復(fù)力且，能快速穩(wěn)定在平衡點了,，調(diào)D就是試,，當(dāng)然D大了也會產(chǎn)生震蕩，但是此時不加D時光P作用時的震蕩就很小,，很明顯就可以看出隨著D的增大,，震蕩減小又增大的過程。最后P=0.4,D=0.15,。 最后定好了P,D后我的四軸還是有靜差,，不能穩(wěn)定在期望的0點。網(wǎng)上有很多四軸只用PD,在這里我決定根據(jù)我的實際情況加入I,。調(diào)I的時候我先把積分限幅去掉,。然后從小往大加，當(dāng)調(diào)平衡時,，隨著油門的變大,，靜差應(yīng)該是越來小的。我將油門推到差不多快要將四軸推離地面的位置,，看I能不能消除靜差,。因為如果油門給小了，靜差較大,，調(diào)出來的I雖然能消除靜差但是I比較大,，在加油門時有可能也會產(chǎn)生超調(diào)震蕩。最后I要再能消除靜差又不產(chǎn)生震蕩,，個人認(rèn)為要近可能小,。最后加上合適的積分限幅。P:0.4,I:0.35,D：0.15,。 下面我講講我在調(diào)第二個X四軸過程中遇到的問題,。 調(diào)試方法還是先調(diào)平衡桿，如圖： 剛開始調(diào)X的時候我以為跟十字的差不多,，于是我只是簡單的把原有PID參數(shù)按照新的程序里面的PWM值域縮放了一下倍數(shù),，但是發(fā)現(xiàn)不行，PID完全沒有起作用,。 具體表現(xiàn)為四軸開機(jī)后直往一邊倒到底,。只好重新開始調(diào)。 當(dāng)我潛入困境時,，以為名叫螃蟹的網(wǎng)友幫助了我,。他告訴我定P要定在把手放開，開始震蕩,，只要左右晃二三次就達(dá)到大晃動幅度,，大晃動幅度大概是45度左右。定下這個P值后然后加入D,而且D有可能比P大,。在這個基礎(chǔ)上我又開始了調(diào)試,。 從頭來調(diào)P,這次我觀察到新現(xiàn)象。我把四軸稍微傾向一邊幾度,，比如說左邊,，當(dāng)P小時，啟動電機(jī)松手后,，四軸向左倒,，如果P大了,，四軸回向右倒。前者是補(bǔ)償不足,，后者是補(bǔ)償過度,。在這個兩個P值得區(qū)間就有我們要找的P,合適的P就是能在平衡位置掙扎左右晃幾下的值。此時我的P=3.0但是光靠P四軸還是站不住,，只能在平衡位置堅持個1,，2s。所以得加入D,嘗試D=1,2,3時沒什么明顯的效果只能觀察到起初的短時平衡跟穩(wěn)定了點,。D=10時可明顯觀察到平衡的時間跟長了，但還是會倒,。當(dāng)D=20,，可明顯觀察到四軸可以基本平衡了，但還是有有小幅震蕩,，一但有干擾還是不能很快恢復(fù)穩(wěn)定了,，D=30時四軸已經(jīng)開始比之前大的等幅震蕩了，而且當(dāng)有外力干擾時四軸也能抵抗住外力維持自身在平衡位置的震蕩狀態(tài),，說明D有起作用但是D大了,。在這種情況下還說明P還是給小了，回復(fù)力不足,。我把D定在25,，再開始調(diào)節(jié)P,把P加大。增強(qiáng)恢復(fù)力,。后面得的調(diào)節(jié)過程中我就是感覺,，P會產(chǎn)生一種震蕩A,這種A震蕩是會發(fā)散的，頻率較低,。D也會產(chǎn)生一種震蕩B,B是等幅的,，頻率較高的。然后P會抑制震蕩B,但會激發(fā)A,D會抑制震蕩A,但會激發(fā)B,。后面的調(diào)節(jié)參數(shù)就是要調(diào)好P后再調(diào)D,定好D再調(diào)節(jié)P,兩個參數(shù)互相扶持的趨近一個最佳點,，想單靠一個參數(shù)一次就接近理想值是辦不到的。當(dāng)然機(jī)體表現(xiàn)出的等幅震蕩時也不一定是D大了,，P不合適同樣也會產(chǎn)生此種情況,。還有調(diào)節(jié)參數(shù)時不要一味只加不減。當(dāng)我P=4,D=50時我就是將P往回減了點才取得了更好的效果,。最后離開平衡桿時P=3.5,D=50,。這次沒有靜差，所以沒有I項,。 最后來總結(jié)幾點： 然后貼上我認(rèn)為對我?guī)椭容^大的兩個PID資料,，一個講PID基本定義,，一個講PID參數(shù)整定 貼上兩個個調(diào)試的視頻： |
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