AGVPID自動(dòng)控制調(diào)試小結(jié)

1、*AGV PID 調(diào)試在 AGV 控制算法中，PID 算法是最基礎(chǔ)也是最重要的一環(huán)。PID 算法運(yùn)用起來其實(shí)非常簡(jiǎn)單，幾行代碼就能實(shí)現(xiàn)，困難的地方就是參數(shù)整定了，需要不斷的嘗試找到最佳參數(shù)。.PID 控制算法的基本思想PID 算法是一種具有預(yù)見性的控制算法，其核心思想是:1） PID 算法不但考慮控制對(duì)象的當(dāng)前狀態(tài)值（現(xiàn)在狀態(tài)），而且還考慮控制對(duì)象過去一段時(shí)間的狀態(tài)值（歷史狀態(tài)）和最近一段時(shí)間的狀態(tài)值變化（預(yù)期）由這 3 方面共同決定當(dāng)前的輸出控制信號(hào)；2） PID 控制算法的運(yùn)算結(jié)果是一個(gè)數(shù)，利用這個(gè)數(shù)來控制被控對(duì)象在多種工作 狀態(tài)（比如加熱器的多種功率，閥門的多種開度等）工作，一般輸出形式

2、為 PWM，基本上滿足了按需輸出控制信號(hào)，根據(jù)情況隨時(shí)改變輸出的目的。PID 控制算法的基本思想大致如上， 但要針對(duì)不同的場(chǎng)景做出相應(yīng)調(diào)整。 比如針對(duì) AGV 的方向控制，我們就需要著重考慮 AGV 的當(dāng)前狀態(tài)-位置偏差值和角度偏差值（比例調(diào)節(jié)）， 預(yù)期狀態(tài)輔助調(diào)控（微分調(diào)節(jié)），對(duì)于歷史狀態(tài)則不用考慮（積分調(diào)節(jié)） 。在實(shí)際調(diào)控中會(huì)發(fā)現(xiàn)， 一般情況下只要比例控制得當(dāng)， 車體本身運(yùn)行就很平穩(wěn)了， 加入 微分調(diào)節(jié)是為了處理 AGV 受到外力撞擊時(shí)的突發(fā)情況。這里不考慮積分調(diào)節(jié)是因?yàn)?，AGV方向控制是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)控的，歷史誤差在次情況下沒有太多意義。*二.PID 算法分析：PID 算法從其字面理解是：P

3、-比例控制、I-積分控制和 D-微分控制。下面根據(jù) T3 實(shí)際 調(diào)試過程注解下：1 、比例控制設(shè)某控制系統(tǒng)：用戶設(shè)定值為 SV（也就是希望通過 PID 控制算法使被控制對(duì)象的狀態(tài)值保持在 SV 的附件）。1從系統(tǒng)投入運(yùn)行開始，控制算法每隔一段時(shí)間對(duì)被控制對(duì)象的狀態(tài)值進(jìn)行采樣。由此，可得到開機(jī)以來由各個(gè)采樣時(shí)間點(diǎn)被控制對(duì)象的狀態(tài)值所形成的數(shù)據(jù)序列：X1,X2, X3, X4, . Xk-2,Xk-1,Xk說明：X1 :開機(jī)以來的第一次采樣值Xk:目前的采樣值（最近一次的采樣值）2從這個(gè)采樣值序列中提取出三方面信息：當(dāng)前采樣值 Xk 與用戶設(shè)定值 SV 之間的差值：EkEk =Sv - Xk分析

4、Ek:L AO說明當(dāng)前狀態(tài)值未達(dá)標(biāo)Ek T =0 :說明當(dāng)前控制狀態(tài)值正好滿足要求-0 :說明當(dāng)前狀態(tài)值已經(jīng)超標(biāo)結(jié)論：Ek 反應(yīng)了控制對(duì)象當(dāng)前值與設(shè)定值的偏差程度，可以根據(jù)Ek 的大小對(duì)輸出信號(hào) OUT 進(jìn)行調(diào)整：偏差程度大 OUT 增大，偏差程度小 OUT 減小。即輸出信號(hào)的強(qiáng)弱與當(dāng)前偏差程度的大小成比例，所以根據(jù)Ek 的大小來給出控*制信號(hào) OUT 的當(dāng)前值的算法稱為比例控制（Proportion ）。用數(shù)學(xué)模型可以表示為：POUT=（ Kp*Ek）+ OutOKp: 一般稱之為比例系數(shù)，可以理解為硬件上的放大器（或衰減器） ，適當(dāng)選取 Kp 將當(dāng)前誤差值 Ek按一定的增益放大或縮小，以提

5、高控制算法的相應(yīng)速度。OutO:是一個(gè)常數(shù)，目的是為了當(dāng) Ek 為 0 時(shí)，確保輸出信號(hào)不為 0,以不至 于在當(dāng)前值與設(shè)定值相等時(shí)控制器輸出信號(hào) OUT 為 0,系統(tǒng)處于無控制信號(hào)的 失控狀態(tài)。陀螺儀循跡時(shí)，上電后采集一個(gè)角度數(shù)據(jù)作為SV （此時(shí)車身與軌道無角度偏差），此后采集的角度數(shù)據(jù)均為 Xk，Ek =Sv - Xk 。但實(shí)現(xiàn) AGV 導(dǎo)航僅有角度偏差數(shù)據(jù)無法形成閉 環(huán)控制，我們還需要攝像頭確定 AGV 的位置偏差數(shù)據(jù)。 使用 OPEM-MV3 進(jìn)行調(diào)試時(shí)，可以 直接從攝像頭模塊獲取出 AGV 角度偏差值 EK_A 和距離偏差值 EK_D（相對(duì)于軌跡中心）， 注意在此時(shí)獲取的數(shù)據(jù)本身就是偏

6、差值。為了實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，數(shù)學(xué)模型如下：Pout= （ KP_A * EK_A ） + （ KP_D * EK_D ） + Out調(diào)整 KP_A 和 KP_D 實(shí)現(xiàn)對(duì)車身導(dǎo)航的比例控制。2、積分控制將投入運(yùn)行以來的各個(gè)采樣值都與設(shè)定值相減，可得到開機(jī)以來每個(gè)采樣時(shí)刻的偏差序列數(shù)據(jù)：E1，E2，E3 .Ek-2,Ek-1,Ek說明：E1：開機(jī)的第一個(gè)采樣點(diǎn)與設(shè)定值的偏差E 仁 SV-X1 ；E2=SV-X2 ；EK-2=SV-XK-2 ;EK-仁 SV-XK-1 ;Ek:當(dāng)前的采樣值與設(shè)定值的偏差EK=SV-XK分析開機(jī)以來的誤差序列：每個(gè)偏差值可能有：0, 0, =0 這三種可能的值，因?yàn)閺拈_機(jī)

7、到現(xiàn)在， 控制算法不斷輸出控制信號(hào)對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制，導(dǎo)致了過去這段時(shí)間有時(shí)候超標(biāo)（Ex0），有時(shí)候正好滿足要求（Ex=0）如果將這 些偏差值進(jìn)行累加求代數(shù)和得到 Sk,即：Sk=E1+E2+E3+.+Ek-2+Ek-1+Ek分析 Sk:- 0:過去大多數(shù)時(shí)候未達(dá)標(biāo)Sk -=0 :過去控制效果較理想-o：說明從上一采樣時(shí)刻到當(dāng)前誤差有增大趨勢(shì)Dk =0:說明從上一采樣時(shí)刻到當(dāng)前誤差平穩(wěn)-0Dk=0Dkpid.DCmax)/計(jì)算出的理論輸出數(shù)據(jù)過大pid .Io ut=pid.DCmax;else if(pid.lout-pid.DCmax)/計(jì)算出的理論輸出數(shù)據(jù)過小pid .Io ut=-pi

8、d.DCmax;DelEk=pid.Ek-pid.Ek_1;/最近兩次偏差之差*pid.Dout=pid.Kd*DelEk;/ 微分輸出*附錄二：PID.h#ifndef _PID_H#defi ne _PID_H#in elude mai n.htypedef structfloat Sv; II 初始角度值float Pv; II 反饋角度值float Kp; II 比例系數(shù)float Ki; II 比例系數(shù)float Kd; II 比例系數(shù)float T; IIPID 計(jì)算周期-采樣周期float DST;IIDisappears shakes time 消抖時(shí)間float Ek;II 本次偏差float Ek_1;II 上次偏差float SEk;II 歷史偏差之和float Pout;float Iout;float Dout;float OUTO;II 常數(shù)float OUT;II 輸出u16 OpTime;IIPID 作用時(shí)