ПИД+ШИМ, переход от ПИД К ШИМ Опции

[kumle]

Решил освоить ПИД
В качестве модели коллекторный мотор который крутит диск (для создания инерции)
мотор подключен через всем известный драйвер L293D к микроконтроллеру.
Пытаюсь написать прогу для стабилизации частоты оборотов с помощью шим
Допустим скважность ШИМ могу менять от 0 до 255 (0%-100%)

Непонятен переход от управляющего воздействия к скважности ШИМ
сначала разбираюсь только с пропорциональной составляющей P
Допустим нужно стабилизировать частоту 100Гц F0=100гц
выбрем коэфф Кp=2
Тогда при начале алгоритма (мотор еще стоит) начальная невязка будет Е=100,
тогда P=Kp*E=200, И упр. воздействие будет U=P=200.
Принимаю это упр воздействие за максимальное, и расчитываю коэфф. перевода его в 100% скважность шим равную 255
K=255/200=1.275
Далее вызывая алгоритм буду переводить упр. воздействие в скважность с помощью этого коэф.
Правильно ли это ?

И как делать когда будут еще интегральная и дифф. составляющие?

[somebody111]

А как быть в том случае если алгоритм не выдает крайнее значение заполнения? А это нужно например чтобы сразу быстро стартануть мотор.

Давайте сначала. Регулятор - эта штука,которая компенсирует постоянные времени объекта управления. Если вы делаете систему управления вашим моторчиком одноконтурной, т.е.ток не ограничиваете, то компенсация должна быть такой, чтобы предать системе нужный тип переходного процесса. Некоторые виды этих процессов привожу в ссылке ниже:
http://s32.postimg.org/rmz66yzk3/200468_html_m3fcc6b2f.png
Если вы хотите поднять быстродействие, можно увеличить П-составляющую регулятора. Одновременно с ним увеличится и жесткость механической характеристики вашего привода.
Как правило для управления электроприводом этого достаточно. В этом случае под нагрузкой разница между заданием и реальной скоростью будет какая-то, но с увеличением П-составляющей она будет уменьшаться, но 0 не будет никогда.
Если вам нужно,чтобы характеристика было абсолютно жесткой, т.е. при любой нагрузке моторчик должен вращаться с постоянной скоростью без просадки, добавьте интегральную составляющую.Значение интегральной составляющей в этом случае будет определять "как быстро частота вращения достигнет заданного значения". Но бесконечно её увеличивать нельзя. Во-первых, с увеличением И-составляющей снижается запас устойчивости системы.Во-вторых, появится такой эффект как перерегулирование.Следует отметить, что в ПИ-регуляторе, П-составляющая вносит реальный вклад только в начале, когда интегратор еще не зарядился; как только интегратор накопил ошибку, вклад П-составляющей по сравнению с И -никакой, даже мешает.В моих задачах,например, жесткая характеристика электропривода и ,тем более ,перерегулирование недопустимы - резвый двигатель ломает дорогую механику,а,при перерегулировании электровоз начинает шатать. Поэтому, как правило, ограничиваются П-регулятором и задатчиком интенсивности. В этом случает перерегулирование исключено ,а удары в механике сведены к минимуму. Но если очень надо, для каких-нибудь станков, вводится интегральная составляющая, которая сведет разницу между заданием и реальной частотой в 0, но в этом случает, для избежания подобных проблем ПИ-регулятор модифицируют. В зависимости от задачи, можно 100 этих модификаций придумать. В частности,чуть выше был упомянута модификация с компенсацией насыщения. Она используется тогда, когда у вас двигатель перегружен, регулятор насыщен и от привода требуется быстро отреагировать,когда нагрузка будет снята. С простым регулятором сначало пройдет какое-то время на разрядку интегратора,а потом на его новую зарядку. С алгоритмом компенсации насыщения И составляющая быстрее разрядится и привод быстрее отреагирует и ,самое главное, колебаний скорости в этот момент не будет

Про Д составляющую забудьте. В электроприводе Д составляющая приносит только вред. В промышленных и непромышленных задачах она не используется. Она используется либо в крутых цифровых системах (и то, в тык, по определению производной она не делается- за подробностями к проектировщикам всяких цифровых фильтров на плисах) либо на объектах с огроменной постоянной времени. Например, какой-нибудь тепловой объект, который часа два только разогревается. Можно загнать в максимум И-составляющую,чтобы компенсировать эти два часа, а можно немножко снять с И и отдать на Д

Сообщение отредактировал somebody111 - Apr 26 2016, 18:59

[Tanya]

Про Д составляющую забудьте. В электроприводе Д составляющая приносит только вред.

До этого места я Вам мысленно кивала... Но тут не могу молчать.
Где же тут какая-то особенность в механике по сравнению с теплом?
Уравнения одинаковые.
Вот, хотим скорость стабилизировать. Производная скорости - ускорение, силой вызываемое. Если мы детектируем силу, которая еще не успела вызвать существенное отклонение, то почему мы должны отказать себе в удовольствии противодействовать ей - убить ее на корню сразу?
С другой стороны и моторчик, и печку мы можем моделировать конденсатором с резисторами и внешними генераторами тока.
Нет никаких отличий, кроме названий. В одном случае напряжение на конденсаторе мы называем температурой, в другом - скоростью.
С третьей стороны - Д-компонента вводит в систему вязкое трение (для случая механики), что позволяет нам увеличить П-компоненту.
Есть еще и другие стороны рассмотрения на фазовой диаграмме...

Уже по второму кругу пошли.
Вы излагаете на весьма доступном языке и я в состоянии оценить весь ваш лингвистический порыв, но ТАУ я изучал в течение 6 семестров на кафедре САУ по специальности электропривод в Политехе, примерно 15 лет назад и кое-что ещё помню...
А теперь по существу. Научите нас всех как проектировать регулятор контура положения (без насыщения), например, для гиростабилизированной платформы с ограниченной подвижностью?

А я вот не изучала ни ТАУ, ни САУ - совсем недавно мне объяснили, что эти аббревиатуры значат...
Поэтому, наверное, и не понимаю, какой плюс мы извлекаем из насыщения (зашкаливания) системы управления.
Объясните, пожалуйста.

[demiurg_spb]

А я вот не изучала ни ТАУ, ни САУ - совсем недавно мне объяснили, что эти аббревиатуры значат...
Поэтому, наверное, и не понимаю, какой плюс мы извлекаем из насыщения (зашкаливания) системы управления.
Объясните, пожалуйста.

Хочется ругаться!!! Где я говорю что насыщение - это хорошо и что из этого мы извлекаем плюсы???
Я говорю совсем о другом - о том что есть системы которые по своей сути имеют границы и рано или поздно уходят в насыщение.
И я уже приводил такой пример из области механики. Чтобы вы поняли попробую перекинуть в область температуры:
Ваша печь имеет конечную мощность ТЭНов, а вы задали уставку по температуре слишком большую или камера потеряла герметичность (забыли закрыть дверь) и как тут не грей, на уставку не выйти. Это не совсем обычная ситуация в вашей сфере, а в других сферах - это норма жизни!
А вы всё никак в это не верите... Насыщение - это ТИПОВАЯ ситуация любого нормально спроектированного регулятора, и из этой ситуации он должен выходить красиво. Вот тут и приходится включать сообразительность и не давать интегратору возможности кушать "сверх нормы".