最近看到了Brett Beauregard發(fā)表的有關(guān)PID的系列文章，感覺(jué)對(duì)于理解PID算法很有幫助，于是將系列文章翻譯過(guò)來(lái)！在自我提高的過(guò)程中，也希望對(duì)同道中人有所幫助。作者Brett Beauregard的原文網(wǎng)址：http：//brettbeauregard.com/blog/2017/06/introducing-proportional-on-measurement/

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已經(jīng)有相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間了，但我終于更新了Arduino PID庫(kù)。我添加的是一個(gè)幾乎未知的功能，但我認(rèn)為這將是對(duì)愛(ài)好者社區(qū)的利好。它被稱為 "測(cè)量的比例" (簡(jiǎn)稱 PonM)。

1、為什么你應(yīng)該關(guān)心

有一些進(jìn)程被稱為“集成進(jìn)程”。在這些過(guò)程中，PID的輸出控制輸入的變化率。在工業(yè)中，這些只占所有過(guò)程的一小部分，但在業(yè)余愛(ài)好領(lǐng)域，這些家伙無(wú)處不在：真空低溫烹飪、線性幻燈片和3D打印機(jī)擠出機(jī)溫度控制都是這類過(guò)程的例子。

這些過(guò)程令人沮喪的是，使用傳統(tǒng)的 PI 或 PID 控制，它們會(huì)超過(guò)設(shè)定值。不是有時(shí)，而是總是：

如果你不知道這件事，這可能會(huì)讓你抓狂。您可以永遠(yuǎn)調(diào)整調(diào)優(yōu)參數(shù)，超調(diào)仍然存在；基礎(chǔ)數(shù)學(xué)就是這樣。測(cè)量的比例改變了基礎(chǔ)數(shù)學(xué)。因此，在不發(fā)生超調(diào)的情況下，可以找到一組調(diào)優(yōu)參數(shù)：

超調(diào)仍然可以肯定，但這并非不可避免。有了 PonM 和正確的整定參數(shù)，那個(gè)低溫烹飪或線性滑塊就可以直接延伸到設(shè)定值，而不是超過(guò)設(shè)定值。

2、那么什么是測(cè)量的比例呢？

與基于測(cè)量的微分類似，PonM 改變了比例項(xiàng)所關(guān)注的內(nèi)容。比例項(xiàng)采用PID 輸入的當(dāng)前值代替偏差進(jìn)行計(jì)算。

基于偏差的比例：

基于測(cè)量的比例：

與基于測(cè)量的微分不同，它對(duì)性能的影響是巨大的。對(duì)于 DonM，微分項(xiàng)仍然有相同的作用：抵制急劇的變化，從而抑制由P和I比例測(cè)量驅(qū)動(dòng)的振蕩，另一方面，從根本上改變比例項(xiàng)的作用。它不是像I一樣的驅(qū)動(dòng)力，而是像 D 一樣成為阻力的力量。這意味著，對(duì)于PonM，一個(gè)更大的 Kp 將使您的控制器更加保守。

3、很好。但這如何消除超調(diào)呢？

要理解這個(gè)問(wèn)題并修復(fù)它，看看不同的項(xiàng)以及它們對(duì)整個(gè)PID輸出的貢獻(xiàn)是很有幫助的。下面是對(duì)使用傳統(tǒng) PID 的集成進(jìn)程 (真空低溫烹飪) 的設(shè)定值更改的響應(yīng)：

需要注意的兩大事項(xiàng)是：

當(dāng)我們處于設(shè)定值時(shí)，積分項(xiàng)是總體輸出的唯一貢獻(xiàn)者。

即使起點(diǎn)和終點(diǎn)的設(shè)定值不同，輸出也會(huì)返回到相同的值。此值通常稱為“平衡點(diǎn)“：導(dǎo)致0輸入斜率的輸出。對(duì)于真空低溫烹飪來(lái)說(shuō)，這相當(dāng)于足夠的熱量來(lái)補(bǔ)償周?chē)臒釗p失。

在這里，我們可以看到為什么會(huì)發(fā)生超調(diào)，而且總是會(huì)發(fā)生。當(dāng)設(shè)定值第一次更改時(shí)，偏差將導(dǎo)致積分項(xiàng)的增長(zhǎng)。為了使進(jìn)程在新的設(shè)定值保持穩(wěn)定，輸出將需要返回到平衡點(diǎn)。要做到這一點(diǎn)，唯一的辦法就是積分項(xiàng)收縮。發(fā)生這種情況的唯一方法是負(fù)誤差，只有在超過(guò)設(shè)定值時(shí)才會(huì)發(fā)生。

4、PonM改變了游戲規(guī)則

下面是使用基于測(cè)量的比例 (和相同的調(diào)諧參數(shù)) 控制的相同的真空低溫烹飪：

在這里，您應(yīng)該注意到：

P項(xiàng)現(xiàn)在提供了一個(gè)阻力。輸入越高，它就負(fù)的越多。

P項(xiàng)在新的設(shè)定值變?yōu)榱阒?#xff0c;它會(huì)一直有值。

關(guān)鍵是P項(xiàng)不會(huì)返回到0。這意味著I項(xiàng)不必單獨(dú)返回到平衡點(diǎn)。P和I一起可以將輸出返回到平衡點(diǎn)，而無(wú)需收縮I項(xiàng)。因?yàn)樗恍枰湛s，所以不存在超調(diào)。

5、如何在新的 PID 庫(kù)中使用它

如果您已準(zhǔn)備好嘗試 "測(cè)量的比例"，并且安裝了最新版本的PID庫(kù)，則設(shè)置它是相當(dāng)容易的。使用 PonM 的主要方法是在重載構(gòu)造函數(shù)中指定它：

如果要在運(yùn)行時(shí)在 PonM 和 PonE 之間切換，則 "設(shè)置" 函數(shù)也會(huì)重載：

您只需要在需要切換時(shí)調(diào)用重載方法。否則，您可以使用常規(guī)的設(shè)置調(diào)整功能，它將記住您的選擇。

歡迎關(guān)注：

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的改进初学者的PID-测量的比例介绍的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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