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外行聊伺服控制基础 之三

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论坛元老

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发表于 2019-12-30 09:49:13 | 显示全部楼层 |阅读模式
上回说到伺服控制逻辑,今天续上。下图就是一个伺服系统的方框图,这是一个反馈自调节系统。个人感觉,伺服控制系统和数学上的迭代寻优的思想是一样的,两者都需要一个重复反馈过程,以最终达到目标,注意这里的重复两个字,如果伺服系统只反馈一次,那么精度就满足不了,必须不断地去重复循环这个过程,才能达到最终的控制精度。同样,我们用迭代思想去算数学题的时候,也是需要重复重复再重复,没有这个过程就到不了最终的目的地。


继续分析方框图,针对整个控制系统有两个输入,一个是基准输入,这是整个系统需要跟随的信号,就像是乐队总指挥手上的指挥棒,是整个乐队/系统需要时刻跟随的;另一个是负反馈信号输入,引入这个信号就是为了实现一个反馈迭代的计算,因为如果没有反馈的话,迭代就无从谈起了。而且有了这个负反馈信号,我们就可以知道系统对基准输入的跟随是否足够好,我们只要看基准信号和反馈信号的误差就知道了,误差越小,跟随地越好,误差越大,跟随地越差。这是一个很重要的规律,必须时刻记住它。


好了,有了误差信号了,那我们如何去调节系统去减小误差呢?第一个想到的办法就是,比例控制,误差越大,调节信号也越大,就像开车一样,距离目的地远,我们就加大点油门。但是考虑一个问题,如果我们的油门加猛了,就会出现过冲的问题,人在开车的时候是可以凭感觉去感觉出来,那么对于伺服系统,它们如何去感知呢,这时就引入一个微分控制,对误差曲线做一个微分,看斜率是否太大,如果太大,系统就预判到车子可能过冲了,这时就稍微收收油。考虑另一个问题,如果我们车子陷在泥地里一直打滑,如果人开车,那么我们知道再加点油门,冲过去,但是对于系统而言,误差信号不变,所以调节信号也不变,它是不会自动去加大调节信号的,这时就需要引入一个积分信号,对误差曲线做一个积分,看积分面积,积分面积越大,那么调节信号也越大,相当于,你打滑时间越长,油门越需要踩深一点。这就是控制系统里面的无敌的PID算法,写成表达式为






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论坛元老

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发表于 2019-12-31 10:09:07 | 显示全部楼层
大侠,伺服系统三大指标:稳态精度,超调量,响应时间,你只说了一个,在大部分情况下,只要时间足够长,稳态精度可以相当高,高到你的检测极限,但是没有实际意义。负反馈的意义你没有理解,负反馈系统是归零输入,当反馈信号与输入信号有差值时,不断调整趋向于零,当然也有因设计或其它原因不能实现的,这就是如何评估一个系统好坏了。然后,你对PID如何调整特性的理解是完全错误的,想必是外行看了外行的书籍,哈哈,我们正经玩自控的,都是规规矩矩写传函,不是写你那样的微分方程,PID就相当于一阶系统和二阶系统叠加到一起,都有公式解的,不复杂,整理后各项系数的含义也很明确,怎么调节非常清晰。最后说一句,你的图画错了,左面圆圈有算符,你所谓的控制器是下位控制器,一般和放大器画一起,编码器实际中要带一个放大器,电机反馈和负载反馈仅在刚性直驱时等效,差别很大,大闭环小闭环双反馈各有用途。

点评

微分和积分的本质是移相,两者的调节都会影响阻尼比,工业上用PID的绝大多数都是搞过程控制的,并不专业  发表于 2020-1-3 10:02
楼主对PID各项的通俗解释还是挺准确的,并没有大侠说的完全错误。  发表于 2019-12-31 14:12
大侠厉害,羡慕大侠的学识。有空得多向大侠请教。  发表于 2019-12-31 13:21
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