roboforum.ru

Технический форум по робототехнике.

 

ПИД регулятор - PID алгоритм, энкодер и другая ОС

Обсуждаем рождающиеся мысли и результаты экспериментов.

Re: ПИД регулятор - PID алгоритм, энкодер и другая ОС

Сообщение Виталий » 03 фев 2009, 11:05

ну а какая система где используется ПИД будет не следящей ?

Система стабилизации.

=DeaD= писал(а):А почему (в каком смысле) "следящяя" то? Какие еще бывают? Во всех примерах [[Перевод статьи "Просто о ПИД-алгоритмах"]] она используется как управляющая, или все системы с обратной связью называются отныне "следящие"?

Это общепринятая терминология в ТАУ.
Все новости о моих проектах http://savethebest.ru
Аватара пользователя
Виталий
 
Сообщения: 2114
Зарегистрирован: 08 окт 2004, 16:43
Откуда: St. Petersburg
Skype: quark-bot
ФИО: Клебан Виталий

Re: ПИД регулятор - PID алгоритм, энкодер и другая ОС

Сообщение =DeaD= » 03 фев 2009, 11:10

Чё-то я опять поленился погуглить :) короче система управления не "следящая" - это когда мы знаем полную матмодель управляемого объекта что ли?
Проект [[Open Robotics]] - Универсальные модули для построения роботов
Аватара пользователя
=DeaD=
 
Сообщения: 24053
Зарегистрирован: 06 окт 2004, 18:01
Откуда: Ебург
прог. языки: Pascal / C++ / PHP / 1C
ФИО: Антон Ботов

Re: ПИД регулятор - PID алгоритм, энкодер и другая ОС

Сообщение Duhas » 03 фев 2009, 11:23

у следящей системы есть 2 величины:
1 - задание..
2 - значение на выходе...
задача следящей системы с как можно большей скоростью и точностью добиться совпадения этих величин.. ну и в зависимости от задачи не выходить за пределы перерегулирования к примеру...
«Как сердцу выразить себя? … Мысль изреченная есть ложь!»
В этом мире меня подводит доброта и порядочность...
"двое смотрят в лужу, один видит лужу, другой отраженные в ней звезды"
Аватара пользователя
Duhas
 
Сообщения: 6341
Зарегистрирован: 15 сен 2007, 13:03
Откуда: Красноярск
прог. языки: ASM(МК), C(PC)
ФИО: Гагарский Андрей Александрович

Re: ПИД регулятор - PID алгоритм, энкодер и другая ОС

Сообщение boez » 03 фев 2009, 18:39

=DeaD= писал(а):
RoboTok писал(а):Короче для управления скоростью ПИД не шибко подходит...
А для плавного старта и нету в ПИД регуляторе функции...

А ты не меняй резко команду и всё :) передавай в пид команду', и пресэмплинг:

если команда-команда'>епсилон, тогда команда'=команда'+епсилон
иначеесли команда-команда'<-епсилон, тогда команда'=команда'-епсилон
иначе команда'=команда


Вот эта штука обычно и зовется acceleration/deceleration ramp generator или rate limiter. Выполнять через регулярные интервалы времени, обычно вместе с регулятором, но можно реже. Для плавности требует большей разрядности числа для команда', чем для самой команды. Мы его звали генератор темпа. Просто ограничитель темпа нарастания/спадания скорости. Причем скокрости - именно команды на скорость. А после этой штуки - ПИД или ПИ. Тогда коэффициентами ПИ/ПИД достигаем оптимального регулирования скорости, а генератором темпа - нужного темпа. Вот код для примера - 16-разрядный ПИ для АВРки, правда работало это на довольно медленной системе и ШИМ-выходы авр шли на ПЧ типа Lenze, который управлял мотором. Там 2 канала было, но это не важно. ПИ-регулятор обеспечивал ОС по скорости, сигналом ОС были метки с вращаемой системы. Несмотря на 16 разрядов использовались реально 8.

Да. Задачи оптимизации по времени выполнения или размеру не стояло, так что написано максимально прозрачно.

Функции регулятора и рампы (числа отфонарные, совпадение с реальными изделиями случайно :) )
Код: Выделить всёРазвернуть
#define PI_KOEFF_P 50
#define PI_KOEFF_I  100

typedef struct
{
   long ival;
   short min;
   short max;
   short err;
   short out;
} TPIReg;

typedef struct
{
   long ival;
   long rate;
} TRate;

short StepRate(TRate *rate, short inval)
{
   long delta;
   
   delta = ((long)inval << 16) - rate->ival;
   if (delta < -rate->rate) delta = -rate->rate;
   else if (delta > rate->rate) delta = rate->rate;
   
   rate->ival += delta;
   
   return rate->ival >> 16;
}

short StepPIReg(TPIReg *reg, short err)
{
   short res;
   
   reg->err = err;
   
   reg->ival += ((long)err)*PI_KOEFF_I;
   res = reg->ival >> 16;
   
   if (res<reg->min) {
      res = reg->min;
      reg->ival = ((long)res)<<16;
   }
   else if (res>reg->max)
   {
      res = reg->max;
      reg->ival = ((long)res)<<16;
   }
   
   res += ((long)err*PI_KOEFF_P)>>8;

   if (res<reg->min) {
      res = reg->min;
   }
   else if (res>reg->max)
   {
      res = reg->max;
   }
   
   reg->out = res;
   
   return res;
}

Как применять (инициализация)
Код: Выделить всёРазвернуть
 TPIReg MyReg;
TRate MyRate;

PIReg1.ival = 0x50000;
PIReg1.min  = 5;
PIReg1.max  = 254;

RateIn.rate = 0x800; //0x400;
RateIn.ival = 0x2000;   

и само тело цикла регулирования:
Код: Выделить всёРазвернуть
 OCR1A = StepPIReg(&MyReg, StepRate(&MyRate, command) - feedback);

ну тут command - это команда скорости, feedback - измеренная скорость откуда-нибудь из другой части проги - из считалки импульсов.

Поле err в структуре ПИ - чисто отладочное, для расчета не нужно, а вот по уарту его выплевывать и смотреть в виде графика - полезно. Вообще для настройки регулятора жутко полезно иметь возможность смотреть на графики как минимум команды и реальной скорости, наложенных на друга.

Почему min и max - переменные, а коэффициенты - константы - не спрашивайте, не помню уже :)
boez
 
Сообщения: 1974
Зарегистрирован: 27 авг 2008, 10:45
Откуда: Харьков
прог. языки: С/С++

Re: ПИД регулятор - PID алгоритм, энкодер и другая ОС

Сообщение RoboTok » 03 фев 2009, 21:14

А что вы делали, если мотор крутился прямо и поступила команда реверса ?
Аватара пользователя
RoboTok
 
Сообщения: 1060
Зарегистрирован: 04 фев 2008, 13:18
Откуда: Москва
прог. языки: PHP

Re: ПИД регулятор - PID алгоритм, энкодер и другая ОС

Сообщение Duhas » 03 фев 2009, 21:47

хоть вопрос и не мне...
вариантов два.. либо максимально быстрое реагирование на команды, либо плавность хода...
«Как сердцу выразить себя? … Мысль изреченная есть ложь!»
В этом мире меня подводит доброта и порядочность...
"двое смотрят в лужу, один видит лужу, другой отраженные в ней звезды"
Аватара пользователя
Duhas
 
Сообщения: 6341
Зарегистрирован: 15 сен 2007, 13:03
Откуда: Красноярск
прог. языки: ASM(МК), C(PC)
ФИО: Гагарский Андрей Александрович

Re: ПИД регулятор - PID алгоритм, энкодер и другая ОС

Сообщение avr123.nm.ru » 03 фев 2009, 21:55

RoboTok писал(а):А что вы делали, если мотор крутился прямо и поступила команда реверса ?


Вот написано выше. По английски правда или по-португальски.
boez писал(а):Просто ограничитель темпа нарастания/спадания скорости. именно команды.
Аватара пользователя
avr123.nm.ru
отсылающий читать курс
 
Сообщения: 14200
Зарегистрирован: 06 ноя 2005, 04:18
Откуда: Москва
Предупреждения: -8

Re: ПИД регулятор - PID алгоритм, энкодер и другая ОС

Сообщение RoboTok » 03 фев 2009, 22:42

Да, только код уже другой будет...

А мне пришлось ещё делать буфер команд, чтоб при реверсе не глотались команды.
Аватара пользователя
RoboTok
 
Сообщения: 1060
Зарегистрирован: 04 фев 2008, 13:18
Откуда: Москва
прог. языки: PHP

Re: ПИД регулятор - PID алгоритм, энкодер и другая ОС

Сообщение boez » 04 фев 2009, 13:14

RoboTok писал(а):А что вы делали, если мотор крутился прямо и поступила команда реверса ?

Конкретно в этом применении реверса не было. А так - поскольку в регуляторе знаковые числа, то он вполне способен работать и с реверсивным вращением.

Если мотор управляется H-мостом, как в миниботе например, надо выдаваемое регулятором число не сразу в OCRxx писать, а "разобрать" на модуль и знак - модуль записать в OCRxx, а по знаку выдать 1 или 0 на ножку управления направлением.

Вот только энкодер для нормального реверса нужен квадратурный (2 канала со сдвигом по фазе на 90 градусов), чтобы направление определял - потому что иначе действительно при реверсе непонятно, в какую сторону крутится мотор. Или нужно на реверсе принудительно придавливать регулятор, выдавать какой-то начальный уровень ШИМ и ждать, пока двигатель не закрутится устойчиво в другую сторону. Или ловить минимум скорости. Или еще какой-то дополнительный алгоритм применять, вот чего не делал - того не делал.
boez
 
Сообщения: 1974
Зарегистрирован: 27 авг 2008, 10:45
Откуда: Харьков
прог. языки: С/С++

Re: ПИД регулятор - алгоритм работы, энкодер и другая ОС

Сообщение nest » 07 фев 2009, 18:04

RoboTok писал(а):Из этих графиков можно сделать вывод, что энкодер в некоторых участках энкодерного диска не фиксирует импульсы и программа считает, что вал либо затормозился, либо остановился совсем.Зависит от скорости вращения вала.


IR-энкодер ?
если да - то это общеизвестный затык с ик-энкодерами. с определённной частоты смены секторов они перестают чувствовать такты.
Аватара пользователя
nest
 
Сообщения: 977
Зарегистрирован: 21 янв 2005, 12:16
Откуда: Germany
Предупреждения: -4
прог. языки: asm

Re: ПИД регулятор - PID алгоритм, энкодер и другая ОС

Сообщение SMT » 08 фев 2009, 00:32

nest писал(а):IR-энкодер ?если да - то это общеизвестный затык с ик-энкодерами. с определённной частоты смены секторов они перестают чувствовать такты.

О, как раз хотел вопрос задать - я тут наткнулся то, что энкодер из мышки, установленный на ось колеса, при быстром вращении пропускает много сигналов. Проредил его вполовину, конечно получше стало (естественно, разрешение втрое уменьшилось).

ResampledDownMouseEncoder.jpg
Энкодер с уменьшенным разрешением
ResampledDownMouseEncoder.jpg (23.08 КиБ) Просмотров: 1375


Это такая фича, и энкодер большего диаметра с ИК-парами лучше читает или нужно схемку сгородить для улучшения сигнала? Или мышкины энкодера криво стоят? Решил пока переделать энкодер.
SMT
 
Сообщения: 1158
Зарегистрирован: 23 авг 2008, 22:28
Откуда: Санкт-Петербург
ФИО: Сергей

Re: ПИД регулятор - PID алгоритм, энкодер и другая ОС

Сообщение nest » 08 фев 2009, 01:00

SMT, можно попробовать увеличить ток через светодиод.
попробовать поиграть с настройками фотоприёмника (включить доп. ОУ?).
но лучше всё таки сменить тип энкодера.

а у вас оно так открыто на свету крутится ? ... исключите подсветку окружающим светом.
Аватара пользователя
nest
 
Сообщения: 977
Зарегистрирован: 21 янв 2005, 12:16
Откуда: Germany
Предупреждения: -4
прог. языки: asm

Re: ПИД регулятор - PID алгоритм, энкодер и другая ОС

Сообщение RoboTok » 08 фев 2009, 02:03

Вообще то энкодер у меня был на отражение.
И кружки картонные крутились 8-кой.
А датчик ИК имел фокусировку на определенное расстояние.
Вот когда на очередном изгибе диск отходил дальше от фокуса ИК датчика импульсы пропадали.

В случае с SMT надо глянуть схему включения.
Возможно, скорость подъёма или спада "плохие" из за большого номинала резисторов и/или, как сказал nest
слабого излучения светодиода.
Аватара пользователя
RoboTok
 
Сообщения: 1060
Зарегистрирован: 04 фев 2008, 13:18
Откуда: Москва
прог. языки: PHP

Re: ПИД регулятор - PID алгоритм, энкодер и другая ОС

Сообщение avr123.nm.ru » 08 фев 2009, 02:08

Я обычно 10 кОм ставлю "под" мышиные фотоприемники при 5 вольтовом питании и сигнал с них на 74hс14 подаю для "оцифровки" в четкие "0" - "1".
Аватара пользователя
avr123.nm.ru
отсылающий читать курс
 
Сообщения: 14200
Зарегистрирован: 06 ноя 2005, 04:18
Откуда: Москва
Предупреждения: -8

Re: ПИД регулятор - PID алгоритм, энкодер и другая ОС

Сообщение RoboTok » 08 фев 2009, 02:11

SMT
Посмотрел я на ваш аппаратик...
Думаю, что для данного колёсика датчик не подходит.
Попробуйте поставить нормальный энкодер.

Ещё я заметил, что вы поставили диск энкодера на вал колеса.
Самый простой вариант - это если у вас есть промежуточная шестерня, то поставить на неё диск энкодера.
Но всё равно поменять датчик на приличный.

Добавлено спустя 1 минуту 26 секунд:
АВР я уже понял, что вы поклонник апноутов от Микрочипа :D
Аватара пользователя
RoboTok
 
Сообщения: 1060
Зарегистрирован: 04 фев 2008, 13:18
Откуда: Москва
прог. языки: PHP

Пред.След.

Вернуться в Идеи

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 3

Mail.ru counter