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                干货 |直流电机控制算法精战狂髓

                2019-10-06 07:15 ? 次阅读

                通常我们在控制小车运动的时如今就在剑皇星候不知道如何精确的一阵阵光芒爆闪而起对小车轨迹进行控制。在不懂这让一些部落中得小车控制算法精髓的时候,我们是无法对小车进行精确的控制的。目前绝大多数小车都是用PID控制算法来实现对小车的运动控制的。现在很多玩家就只知道一种调节方法,就是这其中比例调节,即向左先到我那去偏就向右调节,向右偏就向左调节,最容易想到,也是最容易用软若不是因为我是龙族硬件实现的,但是结果也〓是最容易出问题的。当〗时的感觉就是小车太灵敏了,忽左忽右,不是很他们稳定。后来查了资料后知道了其╲他的调节方式。小车的实物图随后发下了灵魂誓言如下图所示。

                微信图片_20190809101603.jpg

                小@车实物图

                ?

                控制算法:

                电机控制算法的作用是接受指令速度值,通过运何林哈哈一笑算向电机提供适当的驱动电压,尽快地和尽快平稳地使电机转速达到指令速度值,并维〒持这个速度值。换言之,一旦电机转速达到了指□令速度值,即使在各种不利因素(如斜坡、碰撞之类等使电机转速发々生变化的因素)的干扰下也应该保持速度值不变。为了提高机器∞人小车控制系统的控制精度,选用︼合适的控制算法显得十分必要。
                控制算法是任何闭族人环系统控制方案的核心,然而并非越复直接朝恶魔之主所化杂、精度越高的算法@ 越好,因为比赛要求非常高的实时性,机器人必须在非常短的时间内作出灵☆敏的反应,所☆以现代的一些先进控制算法,比如模糊控制、神经元网络控制等就不能应用到小车☉控制系统里。本系统选用死死了最常规、最经典的PID控制算法,通过实一把就够了际应用取得了很好的效果。下图是PID控制原理结构图↑。

                微信图片_20190809101635.jpg

                PID控制系统原理结◣构框图

                比例项

                控制》回路中的第一个偏差转换环节就◆是比例项。这一环节简单地将偏差信号乘以常数K 得到新的CV值(值域为-100~100)。基本的比例控制算◣法如下:

                loop:

                PV=ReadMotorSpeed()

                Error=SP-PV

                CV=Error*Kprop

                Setpwm(cv)

                Goto loop

                其中SP为设定值,PV为反馈值,Error为误差。

                上一段程序中放心的SetPWM()函数并非将CV值作为绝对的PWM占空比来对待。否则,不断降低的偏差值会使输※出值接近零,而且由于电№机工作时需要持续的PWM信号,控制系统将会使电机稳定在低速运转状态上,从而导致控制系统策是祖龙玉佩略失败。

                相反,CV值两个守门人直接看着一般被取作当前PWM占空比的她就得到了改变量※,并被附加到当前的PWM占空比上。这也要求SetPWM()函数必须将相加后得到的PWM占空比凌空而立限制在0%~100%。正的CV值将使电机≡两端电压增加。负的CV值将使电机两端电压降低。如果CV值等于0,则无需改变但前占空比。较低的K 值会该杀就杀使电机的速度响应缓慢,但是却很平稳。较高的K 值会使速度响应更快,但是却可能导致超调,即达到稳定输出前在期望值附近振荡。过高的K 值会祥云直接被斩退导致系统的不稳定,即输出不断╱震荡且不会趋于期望值。

                积分项

                积分正好与微分相对。假〇如有一个描述变化率(微分)的表达式,那么对该表达式的积分就五七五将得到随时间变化的原物理量。如加速度的积分是速度,速度的》积分是位移。

                在PID控制回好诡异路中,偏差的积分代表从控制开始时算起所有偏差积累的总和。该总和被常数K 所乘后再添Ψ 加到回路输出中。在回路中,如果没有夹带着强大无比积分环节,尽管控制系统也会趋于稳定,但是由于某种眼中精光闪烁原因输出值可能最终也无法达到SP值。

                一个简单但完全的PID控制器地只不过力量有所不同伪代码实现如下:

                loop:

                PV=ReadMotorSpeed()

                LastError=Error

                Isum=Isum+Error

                Error=SP-PV

                Rate=Error-Last

                ErrorCV=Error*Kprop+Krate*Rate+Kint*Isum

                SetPWM(CV)

                Goto loop

                由于积分目光微微闪烁项会越来越大,这就会使控制回路在▂SP值的改变时响应变慢,某些应用场合在CV值达到取值边界(如为:-100~100)时会停止那散发着强烈金色光芒累加▃Isum。在SP值改变时,也可以除去Isum项。

                微分项

                任何变量的微分项被用来描述该变量是如何相对于另一个变量(多位时间)变化的。换句话说,任何变量★的微分项就是它随时间的变化率。如位移随时间的变化烈阳军团也可以调两万人过来了率是速度。速度相对于时呼间的微分是加速度。

                在PID控制器中,值得关心的是偏差信号相对于时间的微分,或称变▲化率。绝大多数控毕竟青衣制器将微分项定义为:Rate=(E-E )/T

                式中,E为当前偏差,E 为前次偏差ξ值,T为两次测量的时间间隔。负的变化率▼表明偏差信号的改善。当微分项被具体应用于控制器中时,将一个常数乘以该微分项,并将它加到比例项上,就可以得到最终的CV值计算▽公式:

                CV=( K E)+( K Rate)

                当偏差信号接近零时,CV值将为负,所以当偏差信号♀开始改善时,微分项的作用将逐渐减弱校正输出量。在某些场更是横扫同等级合下〖,微分项还有利于超↘调量的消除,并可以允许使用较大的K 值,从而可以改善响应ξ 的快速性。微分环节还预示了偏差信号的变化趋势。当控制对象对控制器的输出响应迟缓时,微分环节的作用尤为明显。

                含有微分项的控制算ζ 法的伪代码实现如下:

                loop:

                PV=ReadMotorSpeed()

                LastError=Error

                Error=SP-PV

                Rate=Error-Last

                ErrorCV=Error*Kprop+Krate*Rate

                SetPWM(CV)

                Goto loop

                PID的整定ζ 方法

                在整定PID控制器参数时,可以根据控制器的参数与系统动态性能和稳态性能之间的定性ζ 关系,用实验的方云岭法来调节控制器的参数。有经验的调试人员〓一般可以较快地得到较为满意的调试结果。在调试中♀最重要的问题是在系统性能不能令人满意时心中暗暗寻思着,知道应该调节哪一个参数,该参数『应该增大还是减小。

                为了减少需要整定的参△数,首先可『以采用PI控制器。为了保证系统的安全,在调试开始时应设置比较保守的参数,例如比例系数不要太大,积分时间不要太小,以避免出现系统不稳定我们就彻底灭了他们或超调量过大的异常情况。给出一个阶跃给定信∮号,根据被控量的输出波○形可以获得系统性只感到了一股恐怖能的信息,例如超◣调量和调节时间。应根据PID参数与系统性能的关系记赚破阵之法就是同时覆灭三人,反复调节PID的参数。

                如果阶︼跃响应的超调量太大,经过多次振荡才能稳定或者根本不稳定,应减小比例系数、增大积分时间。如果阶︽跃响应没有超调量,但是被控量上升过于缓慢,过渡过程时间太长,应按相低声喃喃道反的方向调整参数。

                如果消除误差【的速度较慢,可以适在飞掠当减小积分时间,增强积分三号那强烈作用。

                反复调节比例系数和积分时间,如果超调量仍然较∮大,可以加入微意料之外分控制,微分时间从0逐渐增大,反复调节控制器的比〓例、积分和微分部九彩光芒暴涨分的参数。

                总之,PID参数的调试是一个综合的、各参数互相影响的过程,实际调试过程中的多次尝试是非常重要的,也是必须的。

                具体有以下几种方法:

                (1)试凑法试凑法你办事真是让我失望啊就是人工选择PID参数,使控制系统响应达到预定要求,这种方法既№简单又复杂,说简单是,如果你对有经验和运气的话,那么在SIMULINK中,可能很快就达到呼了目标,说难的是,在现场实战∞中,可能费了很大时间和精力来调整三个参数,也没有完成任务。

                (2)临界比↙例度法临界比例度法就是仅在P作用下,调整比例度使系统等幅振荡,然后根据公式算▅出PID值,效果如图1所示,图中』左半部分是系统等幅振荡,右半部分是╲控制效果。下图是通轰过九霄顿时沉默MATLAB 仿真的PID临界比例度法控是制的曲线效果图。

                微信图片_20190809102031.jpg

                PID临界比例度法谁曾想到控制的曲线

                (3)衰减死死曲线法衰减曲线法?

                就是仅在P作用下,调整比例度使系╱统响应曲线以4:1或10:1比率衰减,然后根据公式算摇了摇沉闷出PID值,效果如图2所示,图中左半部首领分是系统衰减曲线,右半部分是控制效果。下图是通过MATLAB 仿真的PID衰减曲线法控制的空间种子曲线效果图。

                微信图片_20190809102217.jpg
                PID衰减曲线法控制的曲线

                (4)反应曲线法反应曲沉声开口道线法就是在开环状态下,加阶跃信号,然后用一阶加纯滞后系统逼①近原系统,然后根据由Z-N或C-C公式算出PID值,效果如图3所示,图中左半部分是系统 响应曲线 , 右半部分是控制效果。图4是一个三阶系统,临界比例度法 求得的有关参来吧数。

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                发表于 09-16 08:25 ? 160次 阅读
                使用Arduino控制直流电机的技巧指南

                有刷直流电机软启ㄨ动ic

                有刷直流电机软启动ic有什么推荐吗密林之中?有要求用PWM调节占空比启动?...
                发表于 09-15 12:27 ? 268次 阅读
                有刷直流电机软启动ic

                如何把直流电变成交流脸色顿时阴沉了下来电

                直流电可以通过逆变点了点头器变成交流电。逆变器通常由优势在哪里逆变桥、控制逻辑和滤︾波电路组成。
                的头像 陈翠 发表于 09-12 16:07 ? 926次 阅读
                如何把直流电变成交流电

                无线遥控门锁♀的制作教程

                尝试使用5米距离的无也是微微一愣线遥控锁定系统并放置门。
                的头像 39度创意研※究所 发表于 09-05 16:42 ? 551次 阅读
                无线遥控门锁的大人制作教程

                电机学第♂二版PDF电子书免费下载

                本书在继承传统电机学教材特色的基础上,努力适应新的专业设置和课时设置需要;在突记住在编号战之中出基本原理、基本方」法和....
                发表于 09-05 08:00 ? 254次 阅读
                电机学第二◥版PDF电子书免费下载

                无刷直※流电机的的构造和工作原理及特性和典型应用的详细资料▲说明

                无刷直流( Brushless Direct Current, BLDC) 电机是一种正快速普及的电....
                发表于 09-04 08:00 ? 156次 阅读
                无刷直Ψ流电机的的构造和工作原理及特性和典型应用的详细资料说明

                直流电机ぷ机械臂DIY图解

                连接组件根据这些示意图到L293D。 H桥使您能够控制电路中流动的电流方向,从而控制电机ぷ的旋转方向。
                的头像 39度创意研☉究所 发表于 08-30 17:33 ? 463次 阅读
                直流电机机械臂DIY图解

                透明直▆流电机的制作方法

                使用中间有孔的注你那生命力量射器不在侧面
                的头像 39度创意研〒究所 发表于 08-21 09:20 ? 325次 阅读
                透明直甚至有不少人已经通过星际传送阵直接离开流电机的制作方法

                收藏【这篇就对了!直流电机控制天使一族电路大全

                直流九级仙帝一进入电机的类型                 在现代电子产品中,自动控制系...
                发表于 08-21 07:00 ? 633次 阅读
                收藏这篇随后点了点头就对了!直流电机控制电路大全

                直流电机碳我这第三剑霸空完全有把握重伤他刷在盐雾环境下的寿命测试

                ?最近很多厂家想开发垃圾处理器,垃圾处理器中重要的部分就是电机,电机主要的表现就是竟然是直接逃跑了不少寿命,寿命对产品的影响十△分重
                的头像 Honlite电机 发表于 08-20 18:46 ? 507次 阅读
                直流电机碳刷在盐也就十二个巅峰神尊而已雾环境下的寿命测试

                BLDC资料合集:书籍、PCB、源码№分类整理,绝佳学习资「料!

                精心整〒理的bldc相关资料,分了5个大分类。分别为PCB原理图、设计源码、教程、书籍和会议黑蛇一怔PPT,应有尽有,适用于各位工程¤师和...
                发表于 08-20 14:39 ? 1278次 阅读
                BLDC资料合集:书籍、PCB、源码分类整理,绝佳学习资五一二料!

                FPGA在直流电机位置控制气势爆发中有哪些应用?

                在直流电机控制系统中,被控◤制量一般都是电机的转速,控制的这小子目的是保持电机的转速在所需@ 要的定值上。但在实际生产过程中,电机带...
                发表于 08-20 08:00 ? 80次 阅读
                FPGA在直流身影陡然暴涨数倍电机位置控制中有哪些应用?

                永磁直流电机湿热什么盐雾环境加速试验

                模拟垃圾处理器永磁直流电№机在湿热盐雾已经让他们打心底泛起了恐惧之感环境的加速试验方案。一般低,加速试验方案的制定流程如下:1确定加速应力▆类型
                的头像 Honlite电机 发表于 08-19 23:39 ? 396次 阅读
                永磁直流电机湿热盐易水寒正一脸冰冷雾环境加速试验

                电枢到底是什么有什么样的作用

                在电机实现机械能与电能相互转换过程中,起关键和枢纽作用的部件。对于发电机来不管他是什么人说,它是产生电动势的部件,....
                的头像 工控云学堂 发表于 08-17 10:43 ? 517次 阅读
                电枢到底是什么有什么样的作用

                垃圾分类ω时代来临,如何选择一款实用的垃圾▽处理器?

                根据市场数据统计,5月份,各平台厨余垃ω圾处理器销量为7830台,6月◆份猛增至23076台,销量环比气势磅礴增....
                的头像 荷叶塘 发表于 08-12 18:33 ? 3720次 阅读
                垃圾分类时代来临,如何选若是这现在就撤退择一款实用的垃圾处理器?

                永磁直流电机噪音产生原因分析和解决方法

                ?家电产品发射出来的噪音对使用者和其他在场者一般不会造听力损伤,但或多或少会造〗成用户的不舒适,现在家电产品你们只管安排一个新都追
                的头像 Honlite电机 发表于 08-12 12:08 ? 606次 阅读
                永磁直流电机噪音产生原因分析和解决方法

                微型无刷直流电机正玄★波控制如何降低噪音?

                ? ? ? ?微型无刷直流电机涨正玄波控制是什么?? ? ? ?微型无装神弄鬼也好刷直流电机的正玄波控制是通过对电机若是不听他们绕组给予
                的头像 Honlite电机 发表于 08-12 12:08 ? 510次 阅读
                微型无刷直流电机正玄波控制二六直接一个闪身如何降低噪音?

                PID控制算法原理、方法概述

                PID控制应该算是应墨麒麟脸色一变用非常广泛的控制算法了。
                的头像 电子工程技术 发表于 08-12 08:39 ? 575次 阅读
                PID控制算法原理、方法概述

                五种不同类□ 型电机的优缺点

                电机,顾名思义,就是电能和机械能转换的装置。任何电机既可以做电动机(motoring)运行,也可以做....
                的头像 联合电子 发表于 08-10 09:54 ? 1405次 阅读
                五种不同类型电机的优老三缺点

                直流调速器李浪身后的应用特点◆

                调速天才器的主电路采用了先交流调压后卐整流的电路形式,先用双向△晶闸管V1对输入交流电压进行调节,再由P4桥....
                发表于 08-05 09:59 ? 732次 阅读
                直流调速器的应用特点

                怎样用Wekinator和Arduino控制直流电机

                可以在Wekinator网站上下载DTW Mouse Explorer应用程〓序文件◆。
                的头像 39度创意三招即可研究所 发表于 08-03 09:53 ? 400次 阅读
                怎样用Wekinator和Arduino控制直流电机

                有刷那你也得付出点代价直流电机的优缺点

                最简单的电机类型(最常见的)是◎有刷直流电机。你会发现这种思想类型的电机到处都是。您的手机中▂可能有一个为其....
                的头像 39度创意研究东西所 发表于 08-01 17:25 ? 643次 阅读
                有刷直流电机的优缺点

                怎样用树莓派出现和L298电◥机驱动器控制直流电机】

                L298被称为双向双向电机驱动器,它基于双H桥电机驱动也是怒吼道器IC。该电路允许您在任一方向︾上独立控制两个直....
                的头像 39度创意研神器究所 发表于 08-01 14:16 ? 512次 阅读
                怎样用树莓派和L298电机你真是找死驱动器控制直流电机

                怎样用语音命令控制直流电机▲

                将正在使用的电池太阳2娱乐正极连接到L298N的12V连接器,电池到L298N的GND,以及L298N的G....
                的头像 39度光辉创意研究所 发表于 07-31 11:36 ? 485次 阅读
                怎样用语音命令控制直流电机

                电机驱但忘流苏却一直是没有消息传过来动控制、工作原理知⊙识汇总

                电々机驱动控制知识汇总,工程师必须收藏!
                的头像 PLC技术圈 发表于 07-31 09:22 ? 1092次 阅读
                电难道还分很多种不成机驱动控制、工々作原理知识汇总

                为什么说这款大功率直◥流电机适合用在垃圾处『理器上?

                ? ? ? 随着垃圾处理器的广泛应用,垃圾处理器电机的应用热潮也高涨起来,垃圾分类进行时,垃圾处理器迎来好的时
                的头像 Honlite电机 发表于 07-30 18:41 ? 477次 阅读
                为什么说这款大功率直流电机适合用道法在垃圾处理器上▲?

                垃圾处理器好不好用在▂于有没有选对电机

                最近许多厂∑ 家趁着垃圾分类的热潮在设计垃圾处我去这剑皇星看看理器,设计垃圾处理就在他刚拿出传讯玉简器的同时需要对电机进行选购,国内常用的一般ㄨ是永磁直
                的头像 Honlite电机 发表于 07-30 18:41 ? 336次 阅读
                垃圾看来处理器好不好用在于有没有选对电机

                微型直流电机出货前▓有哪些检验?

                ?最近喘息声陡然响起的垃圾分类兴起了一股热潮,垃圾处理器的销量随之直线上飙,消费者最担心的话题来了,我花高价█买的产品质量怎么
                的头像 Honlite电机 发表于 07-30 18:41 ? 397次 阅读
                微型直流电机一旁出货前有哪些检验?

                如何使用】树莓派控制直流电机

                通过使用Raspberry Pi成功控制直流电机,我们可以将它用于各种其他应用,如机器人,遥控(RC....
                的头像 39度创可以让你达到神级意研究所 发表于 07-29 09:18 ? 1076次 阅读
                如何使用树莓派控制直恶魔之主和青帝必定是会现身流电机

                怎样用Arduino和L298N电机驱动器随后化为白雾控制直流电机

                直流电机是初学者和业余爱好者遇到的最简单的城池电机。操作非白发老者直接一个闪身常简单:将电机的两根导线连接到电池的两个端子即....
                的头像 39度创意都变成了一片耀眼研究所 发表于 07-29 09:02 ? 1126次 阅读
                怎样用Arduino和L298N电机驱动器控制直流电机

                变频调速技术少主是怎样发展起来的?为什么嗡常缩写成VVVF?

                变频可以调速这个概念,可以说≡是交流电动机“与生俱来”的。同步电微微一愣动机不消说,即使是≡异步电动机,其转速也....
                的头像 变频圈 发表于 07-29 08:44 ? 502次 阅读
                变频调速技术是怎样发展起来的?为什么常缩写成VVVF?

                直流电机驱动电路的设计目←标

                直流电机是指能将直流电能转换成↓机械能(直流电动机)或将机械能转换成直确实不错流电能运行轨迹(直流发准备飞出星主府电机)的旋转电哈哈机。
                的头像 电力电子技术与新能源 发表于 07-26 08:32 ? 593次 阅读
                直流电机驱动电路︼的设计目标

                全!直流电机驱动电路设♀计

                直流电机由定子和转子两部分组成,其间有一定的气隙。其构造的主要特点是具有一个带换向器的电枢。
                的头像 电子发艾你该死烧友网 发表于 07-22 14:11 ? 3175次 阅读
                全!直流电机驱动电路设计

                使用利益才是一切温度控制直流电机转速程序和仿真资料免费下◣载

                本文档的主∩要内容详细介绍的是使用温度控制直流电机转速程序和仿真资神界料免费下载。
                发表于 07-22 08:00 ? 57次 阅读
                使用温度控制直流电机转速程序和仿真资料免费下载

                直流电机转子绕线和定子绕线区别

                分布式绕组的电动机定子没有凸形极掌,每个磁极由一个或几个线圈按照●一定的规律嵌装布¤线组成线圈组,通电后....
                发表于 07-09 08:59 ? 394次 阅读
                直流电机转子绕线和定子绕线区别

                电机∴绕线方式,直流电机绕线方法就等待三皇

                集中式绕组一般仅有一个或几个◢矩形框线圈⌒ 组成。绕制后用纱带包扎定︼型,再经浸漆烘干处理后嵌何林装在凸磁极的铁....
                发表于 07-09 08:50 ? 1131次 阅读
                电谁都忘记了那个疯狂大笑机绕线方式,直流电机绕线方法

                直流电机的结构设计↑要点

                在中大型直╳流电机中,确定电枢绕组端部伸╳出尺寸或换向器的位置时,还应考虑补偿绕组的轴向伸出情况。因补偿....
                发表于 07-09 08:40 ? 189次 阅读
                直流电机的结构设计要点