Настройка хитрого ПИД регулятора, для электронного дросселя Опции

[K.Viktor]

Здравствуйте!

Возможно, кто-нибудь из вас сталкивался с подобной проблемой.

Проблема вот в чем. Делаю блок управления электронным дросселем автомобиля. По сути это сервопривод с коллекторным мотором, понижающим редуктором и датчиком (переменный резистор) на выходном валу. Конструкция, аналогичная авиамодельной сервомашинке - только в 10 раз мощнее.

Соответственно, мотор заслонки управляется с микроконтроллера при помощи ШИМ сигнала.

Реализован "классический" алгоритм ПИД-регулятора, вот кусок си-кода:

Код

en0=angle - servo_pos;
integral_term = SumE / 73.5;                    // Divide by the sampling frequency
derivative_term = en0 - en1;
integral_term = integral_term * ki;            //  Ki
derivative_term = derivative_term * kd;        // Kd
Cn = en0 + integral_term + derivative_term;    // Sum the terms
Cn = (Cn * kp);                         //Kp
en1 = en0;

Где, angle - требуемое положение, servo_pos - фактическое положение сервы
сооветственно Cn - выход на ШИМ, ki kd kp - коэффициента ПИДа.

Алгоритм работоспособен, заслонка поворачивается и с хорошей точностью попадает на заданное положение.

НО. У нее есть как-бы люфт. То есть, если нажать на заслонку пальцем - она сначала поворачивается, потом из-за накопления ошибки I-звена плавно возвращается на заданное положение. Такое ощущение что недостаточно большой коэффициент P.
Но проблема в том, что любое дальнейшее увеличение любого коэффициента приводит к "раскачке" системы - возникает довольно длительный переходный процесс, или вообще незатухающие колебания.
Так же был опробован "частотный" метод подбора коэффициентов ПИДа - безрезультатно. Заслонка работает, но есть "люфт".

Проблема не в "механике". Точно на той же плате и заслонке абсолютно нормально работает "заводской" софт, у заслонки "люфта" нет вообще. То есть, проблема явно в реализации алгоритма.

Подскажите, пожалуйста - в какую сторону копать... Вообще, применим ли пид в подобных системах?

[K.Viktor]

По противо эдс уверен. Схема очень примитивна, я ее "срисовывал" с Bosch'евского "мозга".
Ток не измеряется, есть только сигнал "превышение тока".

У меня такое ощущение возникает, что:
- есть некий уровень шима для удержания заслонки в определенном положении. Определяется усилием пружины.
- и есть некий аддитивный коэффициент для "страгивания" заслонки с этого положения - компенсация трения покоя
Возможно ли что к выходу ПИДа нужно просто прибавлять или вычитать (в зависимости от направления движания) этот коэффициент?


И еще вопрос В некоторых аппнотах упоминается про такой регулятор (PIV):

То есть, сначала компенсируется разница в скорости вращения, потом положения.
В чем плюсы по сравнению с ПИДом? Как я понимаю, Velocity error - это по сути "вид сбоку" на D-звено?

Сообщение отредактировал K.Viktor - Dec 6 2011, 08:07

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Tanya]

По противо эдс уверен. Схема очень примитивна, я ее "срисовывал" с Bosch'евского "мозга".
Ток не измеряется, есть только сигнал "превышение тока".

Я бы еще раз проверила про противоЭДС. Ведь это самый правильный метод измерения скорости. А раз есть сигнал превышения тока, значит он как-то измеряется...
Вообще говоря, у Вас простейшая колебательная система с одной степенью свободы, которую Вы можете моделировать даже на бумажке. Трение покоя убирается пружиной - честь ей и хвала. А то трение, которое против скорости направлено, только полезно.
Еще подумайте, что ПИД не предназначен для "правильной" отработки больших невязок.
Еще над тем, что конечный момент (ток) есть однозначная функция от положения (опять спасибо пружине).
И эта функция известна заранее. И в равновесии (при нулевой невязке и ее производной) все управляющее воздействие содержится в интегральном члене. Должно.