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请问如何用PID算法控制舵机
请问如何用PID算法控制舵机
1）比例系数
一般地，增大比例系数 将加快系统的响应
速度，在有静差系统 中有利于减小静差，但加大比
例系数能减小静差，却不能从根本上消除静差．而
且过大的比例系数会使系统产生超调，并产生振荡
或使振荡次数增多，使调节时间加长，并使系统稳
定性变坏或使系统变得不稳定．比例系数太小，又
会使系统的动作迟缓．
2)积分时间常数
& &一般地，积分控制通常与比例控制或比例微分
控制联合使用，构成 PI或 PID控制．增大积分时间
常数&&(积分变弱)有利于减小超调，减小振荡，使
系统更稳定，但同时要延长系统消除静差的时间．
积分时间常数太小会降低系统的稳定性，增大系统
的振荡次数．
3)微分时间常数
一般地，微分控制也和比例控制和比例积分控
制联合使用，组成 PD或 PID控制．微分控制可改
善系统的动态特性，如减小超调量，缩短调节时间，
允许加大比例控制，使稳态误差减小，提高控制精
度．但应当注意，微分时间常数&&偏大或偏小时，
系统的超调量仍然较大，调节时间仍然较长，只有
合适的微分时间常数，才能获得比较满意的过渡过
程．此外，微分作用也使得系统对扰动变得敏感．
从 PID控制器的3个参数的作用可以看出 3
个参数直接影响控制效果的好坏，所以要取得较好
的控制效果，就必须对比例、积分、微分 3种控制作
用进行调节．总之，比例主要用于偏差的“粗调”，
保证控制系统的“稳”；积分主要用于偏差的“细
调”，保证控制系统的“准”；微分主要用于偏差的
“细调”，保证控制系统的“快”．
、在偏差比较大时，为使尽快消除偏差，提高响应速度，同时为了避免系统响应出现超调，Kp
取大值，Ki取零；在偏差比较小时，为继续减小偏差，并防止超调过大、产生振荡、稳定性变坏，
Kp值要减小，Ki取小值；在偏差很小时，为消除静差，克服超调，使系统尽快稳定，Kp值继续
减小，Ki值不变或稍取大。
2、当偏差与偏差变化率同号时，被控量是朝偏离既定值方向变化。因此，当被控量接近定值
时，反号的比列作用阻碍积分作用，避免积分超调及随之而来的振荡，有利于控制；而当被控量远未接近各定值并向定值变化时，则由于这两项反向，将会减慢控制过程。在偏差比较大时，偏差变化率与偏差异号时，Kp值取零或负值，以加快控制的动态过程。
3、偏差变化率的大小表明偏差变化的速率，e －e 越大，Kp取值越小，Ki取值越大，反
之亦然。同时，要结合偏差大小来考虑。
4、微分作用可改善系统的动态特性，阻止偏差的变化，有助于减小超调量，消除振荡，缩短
调节时间t ，允许加大&&Kp，使系统稳态误差减小，提高控制精度，达到满意的控制效果。所以，s
在e 比较大时，Kd取零，实际为 PI 控制；在e 比较小时，Kd取一正值，实行 PID控制。
在实际调试中，只能先大致设定一个经验值，然后根据调节效果修改。
对于温度系统：P（%）20--60，I（分）3--10，D（分）0.5--3
对于流量系统：P（%）40--100，I（分）0.1--1
对于压力系统：P（%）30--70，I（分）0.4--3
对于液位系统：P（%）20--80，I（分）1--5
参数整定找最佳，从小到大顺序查
先是比例后积分，最后再把微分加
曲线振荡很频繁，比例度盘要放大
曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳
曲线偏离回复慢，积分时间往下降
曲线波动周期长，积分时间再加长
曲线振荡频率快，先把微分降下来
动差大来波动慢。微分时间应加长
理想曲线两个波，前高后低4比1
一看二调多分析，调节质量不会低
下面以PID调节器为例，具体说明经验法的整定步骤：
【1】让调节器参数积分系数S0=0，实际微分系数k=0，控制系统投入闭环运行，由小到大改变比例系数S1，让扰动信号作阶跃变化，观察控制过程，直到获得满意的控制过程为止。
【2】取比例系数S1为当前的值乘以0.83，由小到大增加积分系数S0，同样让扰动信号作阶跃变化，直至求得满意的控制过程。
【3】积分系数S0保持不变，改变比例系数S1，观察控制过程有无改善，如有改善则继续调整，直到满意为止。否则，将原比例系数S1增大一些，再调整积分系数S0，力求改善控制过程。如此反复试凑，直到找到满意的比例系数S1和积分系数S0为止。
【4】引入适当的实际微分系数k和实际微分时间TD，此时可适当增大比例系数S1和积分系数S0。和前述步骤相同，微分时间的整定也需反复调整，直到控制过程满意为止。
注意：仿真系统所采用的PID调节器与传统的工业 PID调节器有所不同，各个参数之间相互隔离，互不影响，因而用其观察调节规律十分方便。
PID参数是根据控制对象的惯量来确定的。大惯量如：大烘房的温度控制，一般P可在10以上,I=3-10,D=1左右。小惯量如：一个小电机带
一水泵进行压力闭环控制，一般只用PI控制。P=1-10,I=0.1-1,D=0,这些要在现场调试时进行修正的。
我提供一种增量式PID供大家参考
△U(k)=Ae(k)-Be(k-1)+Ce(k-2)
A=Kp(1+T/Ti+Td/T)
B=Kp(1+2Td/T)
T采样周期 Td微分时间 Ti积分时间
用上面的算法可以构造自己的PID算法。
U（K）=U（K-1）+△U（K）
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楼主辛苦，谢谢学习啦！
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PID控制原理及编程方法
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正在学习 谢谢楼主
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下一个发一个回复。求EB
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正在学习 谢谢楼主
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正在学习 谢谢楼主
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想看看& && && && && && && && && && && &
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额，怎么都是要回复啊啊
20:25:14
好东西啊！感谢分享
21:04:05
23:04:39
学习一下，谢谢谢谢了
08:34:19
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09:13:50
真有那么全吗？& &
11:00:25
PID一直没搞懂具体如何实现。
11:33:36
~~~~~~~~~~瞧瞧！
13:41:04
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当前位置：&>>&&>>&&>>&基于MATLAB的PID控制系统参数调节方案
导读：实际工程中由于PID 控制多重应用型优点（如，结构简单、调整方便、稳定性好、工作可靠等），因此它还是应用最广泛的控制规律，或是基于基本PID 控制的各种改进型PID 控制。
1. PID 原理及算法
当我们不能将被控对象的结构和参数完全地掌握，或者是不能得到精确的数学模型时，在这种情况下最便捷的方法便是采用PID 控制技术。为了使控制系统满足性能指标要求，PID 控制器一般地是依据设定值与实际值的误差，利用比例（P）、积分（I）、微分（D）等基本控制规律，或者是三者进行适当地配合形成相关的复合控制规律，例如，PD、PI、PID 等。
图1 是典型PID 控制系统结构图。在PID 作用下，对误差信号分别进行比例、积分、微分组合控制。调节器的输出量作为被控对象的输入控制量。
图1 典型系统结构图
PID 控制器主要是依据给定值r（t）与实际输出值y（t）构成控制偏差，用公式表示即e（t）=r（t）-y（t），它本身属于一种线性控制器。通过线性组合偏差的比例（P）、积分（I）、微分（D），将三者构成控制量，进而控制受控对象。控制规律如下：
其传递函数为：
式中：Kp--比例系数； Ti--积分时间常数； Td--微分时间常数。
2. PID 控制器的MATLAB 仿真
美国MathWorks 公司推出的MATLAB 是一套具备高性能的数值计算和可视化软件。由于MATLAB 可以将矩阵运算、图形显示、信号处理以及数值分析集于一体，构造出的用户环境使用方便、界面友好，因此MATLAB 受到众多科研工作者的欢迎。本文利用MATLAB 仿真Simulink 的功能，在基于仿真环境Matlab/Simulink 工具上用图形化方法直接建立仿真系统模型，启动仿真过程，将结果在上显示出来。
3. 仿真实例分析
3.1 建立数学建模
设被控对象等效传递函数为
3.2 仿真建模
仿真建模的目的就是将数学模型转换成计算机能够执行的模型，运用Simulink 可以达到此目的。图2 是综合图1 和给定计算公式运用Simulink 建立的PID 控制的连续系统的仿真模型（建模步骤略）。
图2 Simulink仿真建模
3.3 仿真实验
在传统的PID 调节器中，参数的整定问题是控制面临的最主要的问题，控制系统的关键之处便是将Kp、Ti、Td三个参数的值最终确定下来。而在工业过程控制中首先需要对PID 控制中三参量对系统动态性的影响进行实际深入地了解，才能确定怎样将三参数调节到最佳状态。在本实验中，对各参量单独变化对系统控制作用的影响进行讨论，其中在对一个参量变化引发的影响进行讨论时，需要将其余两个参数设定为常数。
3.3.1 P 控制作用分析
分析比例控制作用。设Td= 0、Ti=∞、Kp= 3 ~ 10.输人信号阶跃函数，分别进行仿真，如图3 所展示的系统的阶跃响应曲线。
图3 显示的仿真结果表明：系统的超调量会随着Kp值的增大而加大，系统响应速度也会会随Kp值的增大而加快。但是系统的稳定性能会随着Kp的增大而变差。
图3 单闭环调速系统P控制阶跃响应曲线
3.3.2 比例积分控制作用的分析
设比例积分调节器中Kp= 1,讨论Ti=
~ 0.05 时。输人信号阶跃函数，分别进行仿真，如图4 所展示的系统的系统的阶跃响应曲线。
图4 单闭环调速系统PI控制阶跃给定响应曲线
系统的超调量会随着Ti值的加大而减小，系统响应速度随着Ti值的加大会略微变慢。
3.3.3 微分调节作用的分析
设Kp= 1、Ti= 0.01,讨论Td= 10 ~ 100 时对系统阶跃响应曲线的影响。输人信号阶跃函数，分别进行仿真，如图5 所展示的系统的阶跃响应曲线。
图5 单闭环调速系统PID控制阶跃给定响应曲线
图5 所显示的仿真结果表明：根据单闭环调速系统的参数配合情况，起始上升段呈现较尖锐的波峰，Kp= 1、Ti= 0.01不变时，随着Td值的加大，闭环系统的超调量增大，响应速度变慢。
4 .结论
（1）对于PID 参数采用MATLAB 进行整定和仿真，使用起来不仅快捷、方便，而且更为直观，同时也避免了传统方法反复修改参数调试。
（2）系统的响应速度会随Kp值的增大而加快，同时也有助于静差的减小，而Kp值过大则会使系统有较大超调，稳定性变坏；此外，系统的动作会因为过小的Kp值减慢。
（3）超调的减小、振荡变小以及系统稳定性的增加都取决于积分时间Ti的增大，但是系统静差消除时间会因为Ti的增大而变长。
（4）增大微分时间Td对于系统的稳定性、系统响应速度的加快以及系统超调量的减小都会有所帮助。但是如果Td过大，则会使得调节时间较长，超调量也会增大；如果Td过小，同样地也会发生以上状况。
（5）总之PID 参数的整定必须考虑在不同时刻三个参数的作用以及彼此之间的作用关系。
5.结语
PID 控制应用领域极为广泛，可将其应用于电力、化工、轻工、冶金以及机械等工业过程控制中。通常情况下，最适合采用PID 控制技术的条件是：当我们对目标系统或被控对象的内部特征不完全清楚时，或者是系统的全部参数不能经过有效的测量手段来获取，同时必须依赖于经验和现场调试来确定系统控制器的结构参数情况下采用该技术。
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基于战舰STM32开发简易直流电机速度环PID闭环控制
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首先感谢论坛里面各位大神的无私分享，帮助我解决在学习STM32过程中遇到的诸多问题。关注本论坛久了发现这里关于STM32的编码接口的程序比较少。 今天发个贴分享一下我最近在战舰STM32做的直流电机速度环PID闭环控制器。代码中 利用TIM1和TIM8输出8路PWM控制4台直流电机，TIM2、TIM3、TIM4、TIM5配制成编码器模式采集电机编码器的脉冲作为反馈，TIM7配制成定时器，用来提供一个固定的时间间隔来计算电机的速度。详细内容见源码、、、
20:21 上传
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金钱109086
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源码没看到哦
我是开源电子网站长，有关站务问题请与我联系。
正点原子STM32开发板购买店铺：
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这是好东西。源码？
手艺人要内外兼修。
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没有上传？
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木有看到代码呀。。。。。。。
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回复【2楼】正点原子:
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不好意思！&已经上传了
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回复【4楼】zuoyi:
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已上传
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金钱109086
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回复【7楼】jasonlin:
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谢谢分享
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初级会员, 积分 55, 距离下一级还需 145 积分
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谢谢分享，UserFunction部分用寄存器代码写的；正在学库函数版，先顶一顶。
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回复【9楼】Elmo:
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基本上全是用库函数写的，也有想过用寄存器写，只是没那么方便、、、你有兴趣的话也可以改成寄存器的，然后分享一下&&hehe
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谢谢分享，楼主是学自动化的？
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楼主你好，我现在在做毕业设计，题目是《基于STM32的4路直流电机驱动器设计》，设计内容：要求采用STM32F103系列ARM控制器，实现对至少4个直流电机的控制，完成自由调速、正转和反转控制，并在液晶屏上实施显示4个电机的运行状态。
请问楼主有没有相关的资料啊？我是菜鸟，刚开始学STM32。谢谢
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回复【12楼】二月江南雪:
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版本更新了，你参考我分享的例子，移植原子哥的液晶显示的例程代码就能达到你需要的效果
11:34 上传
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回复【13楼】jasonlin:
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非常感谢。之前没有时间学习STM32，现在才刚起步，所以感觉很难入手。我们老师要求通过按键来对电机进行调速。他之前跟我说的是用六个按键，有两个按键是复合用的，按一下选择电机一，四下就是选择电机4.另外四个就是对电机进行正反转和调速的。请问在你的程序基础上怎么进行修改啊？谢谢！！！
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新手上路, 积分 40, 距离下一级还需 10 积分
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回复【13楼】jasonlin:
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另外再请教一下，你这个程序是直接输出PWM脉冲实现电机控制吗？需不需要接L298之类的驱动啊？
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你就写个按键值读取的函数，然后进入判断后给对应电机写入速度值就可以了，电机驱动肯定是要的，L298太弱了，建议自己用半桥芯片+MOS做一个H桥驱动
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回复【15楼】二月江南雪:
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你就写个按键值读取的函数，然后进入判断后给对应电机写入速度值就可以了，电机驱动肯定是要的，L298太弱了，建议自己用半桥芯片+MOS做一个H桥驱动
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初级会员, 积分 78, 距离下一级还需 122 积分
在线时间1 小时
“利用TIM1和TIM8输出8路PWM控制4台直流电机”这个8路PWM波怎么控制4太电机，不是控制8台吗？
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在线时间164 小时
下来好好研究一下了。。。
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回复【18楼】电子蛋:
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两路控制一台电机，正反转各一路
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回复【20楼】jasonlin:
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楼主用的多少线的编码器？如果用12线的编码器需要修改哪些参数吗？
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回复【20楼】jasonlin:
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TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period&=&7200;&// WM周期，占空比可调节范围值：0-7200
比如码盘用的12线10ms采集一次，速度稳定时GetEncoder.V5为200左右，如果想要GetEncoder.V5为220，即PidSpeedTypeOne.errNow为20；
TIM_SetCompare1(TIM1,speed); //&更新占空比&speed&：0-7200
speed应该为千数量级；
speed和PidSpeedTypeOne.errNow不在一个数量级；怎么处理errNow、speed关系，有些疑惑？
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好资料，正需要着
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好资料，正需要着
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楼主&&正在学习您的代码中&但其中的Vbreak&&&prd&&&的含义不是很理解&&&这句代码CNT2_temp&=&rcnt2&*&prd&+&cnt2;也不理解&请您解惑一下&可以吗？&&谢谢
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学习一下，谢谢
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回复【20楼】jasonlin:
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一路pwm波可以控制电机正反转吗
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回复【28楼】闯闯闯:
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不可以吧。两路需要，正转反转。
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回复【26楼】jorry:
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请问楼主现在懂了么，我看到这里也不是很明白啊
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请问楼主是用什么型号的步进电机，还有驱动芯片是什么？
M4小白菜，求各位大牛多多指导
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楼主的电机买哪里的？？？驱动买哪里的？？可否给个链接什么的，让我们做出实物出来玩玩啊！
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配合上uCOSIII，可以向SVPWM方向前进，控制交流电机,在融合uCGUI的专业化图形显示接口，做出来的东西非常不错的。。。指针式仪表盘显示转速变化的动态过程，以及数字式的精确显示。双CPU设计，一个用于专门的控制算法计算以及PWM的输出，另一个用于处理网络通讯以及人机接口等次要任务，运行uCOS III 和 uCGUI，做个远程可监控的控制系统还是不错的。
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如果我想具有速度环，又有位置环应该怎么做？
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[C] 纯文本查看 复制代码void UserMotorSpeedSetOne(s32 control)//电机1转速/转向设置（TIM1）
s32 MotorSpeed,PwmOne_Set,PwmOne_M
MotorSpeed =//读取PID的输入值
if(MotorSpeed & PWMPeriod) &MotorSpeed = & PWMPeriod-1 ;//上限 CCR的值必须小于或等于ARR的值
if(MotorSpeed &-PWMPeriod) &MotorSpeed = -(PWMPeriod-1);//下限&
if(MotorSpeed&0) { PwmOne_Set = -MotorS PwmOne_Mode = MotorOneB}
else { PwmOne_Set = MotorS PwmOne_Mode = MotorOneF}
if(PwmOne_Mode) {TIM1-&CCR1 = MotorSpdZ TIM1-&CCR2 = PwmOne_S} //MotorOneForward
else { TIM1-&CCR1 = PwmOne_S TIM1-&CCR2 = MotorSpdZ} //MotorOneBack
///////////////////////////////////////////
楼主，请问这段代码是什么意思？
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请问大神，什么是绝对式PID算法？！！？
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回复【31楼】我就知道我的会员名已被使用:
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/item.htm?spm=.0.0.sr2WRs&id=
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在线时间1 小时
谢谢分享...
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在线时间27 小时
请问楼主，这个程序具体实现了怎么样的功能，即正常运行有什么反应呢？
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回复【36楼】liuweihejia:
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绝对式PID会对历史所有的误差都累加，关注的是历史所有的误差总和；增量式只关心当前的误差，不对历史遗留的误差进行累加。理解有误的话，希望指正!
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回复【34楼】心染红尘:
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那你应该做嵌套处理，增加一个插值算法，把位置分割成N段，每一段是代表单周期的速度，最终运行就相当于对速度积分得到位置。效果就是以某个速度到达某个位置，然后伺服停住。希望能帮到你
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回复【41楼】jasonlin:
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请问用TB6612驱动电机硬件怎么连接，电机是带AB相编码器的
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请问 你的速度单位是什么？ 度/秒？
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cnt2、CNT2、V2、rcnt2、Vbreak分别代表什么呢？
我还是没有找到rcnt2在哪里定义的，希望楼主能满足我的好奇心，谢谢楼主。
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楼主，能留下联系方式吗，直流无刷电机PID闭环控制 ，有问题请教
小金科技工作室：/?spm=a313o.11.XKY4h0
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麻烦你问一下 你编码器类型 型号 谢谢啦
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麻烦你问一下 你编码器类型 型号 谢谢啦
应该是和STM32配套的AB编码器
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