El Sistema de Control de Cambio de amortiguación sobre la marcha?

Question

Estoy tratando de implementar un algoritmo PID en un microcontrolador que controla un actuador con un límite físico. En MATLAB, no hay ninguna consecuencia para grandes excesos/golpear la saturación a alta velocidad - el gráfico sólo se aplana. En la aplicación, sin embargo, golpeando la saturación muy rápido finalmente romper el actuador. Me gustaría desacelerar antes de que esto suceda, de modo que el actuador no max en pleno vigor. Va críticamente o overdamped evitar este problema, pero para los valores de referencia que están a menos de saturación, puedo aceptar sobreimpulso (máximo 10%) en aras de la velocidad tan largo como los picos nunca cruzar este límite duro. En otras palabras, si mi valor de referencia cambia a 50%, un underdamped respuesta está bien, pero si mi valor de referencia se va a los extremos, debe ser críticamente amortiguado para no chocar contra nada mecánicamente.

La implementación de esto parece bastante claro - crear ganancia de funciones como una función del valor de referencia y interpolar linealmente entre los conjuntos de precalculadas valores según sea necesario. Pero tengo que preguntar, es el cambio dinámico de la amortiguación de loco o algo que realmente se usa en los sistemas de control? Es este un enfoque ingenuo?

Answer 1

No somos ingenuos. Seamos realistas, muchos de los sistemas de control tienen que lidiar con un montón de variabilidad en los sistemas mecánicos, y una de ellas bien podría ser el natural de amortiguación de la mecánica.

Proporciona una buena idea acerca de la posición del actuador puede elegir para acelerar o desacelerar como creas oportuno.

Answer 2

La razón que usted está considerando la implementación de un término de D? La razón que pido es que mientras que son grandes en la teoría, la prestación de un mayor componente de alta error de pasos pequeños y de los componentes para los más pequeños de error pasos son muy propensas al ruido.

Que se encuentran al final de la jornada, los elementos diferenciadores. Como resultado de ello, generalmente no se consideran para implementaciones prácticas de lazos de control. Si lo están, es pequeño componente o en la forma de un lead-lag compensador.

Para que el ejemplo concreto con un actuador de chocar con un final-stop, el problema no es tanto con golpear el extremo de parar, pero con golpearlo con "alta velocidad". Una opción a considerar se encuentra en la salida de su PI (tal vez D) lazo de posición, la salida que es un requerimiento de velocidad en la siguiente vuelta, es incluir una dinámica de saturación de bloque.

La saturación de los límites entonces dependiente de la posición absoluta del actuador. El 100% de la tarifa para decir... el 90% de la carrera. luego, cuando el actuador se acerca más y más cerca del final-stop, la saturación de los límites de la disminución de la manera en... 98% SI no es de alta velocidad de la demanda fuera del lazo de posición por el motivo que sea (inestabilidad, el ruido, el MAL de mando...) el actual límite de velocidad es de 10% de la máxima

Answer 3

Parte de la idea detrás de PID es que se utiliza la combinación de dónde está y de qué tan rápido se está moviendo para averiguar hasta qué punto el sistema se va a "costa", para asegurar que el sistema puede ser mandado a frenar antes de llegar a su punto de consigna. Si se supone un valor máximo de "deseable" en la tasa de cambio en la salida de estímulo, uno puede averiguar para una determinada combinación de posición y velocidad, lo que sería la salida máxima de estímulo que podría evitar una colisión si uno se inició la disminución de la salida a la máxima velocidad permitida. La fijación de la salida de estímulo a ese nivel debería permitir a usted para evitar una colisión.

Tenga en cuenta que parte de la filosofía de diseño detrás de PID es que la posición y todos sus derivados (incluyendo la velocidad, la aceleración, el impulso) debe variar "suavemente" a medida que el sistema se acerca a su objetivo. La sujeción de la conducta de un "límite de seguridad" no puede ser tan terriblemente suave, aunque si se inicia de sujeción en el nivel en donde se estima que la producción habría que cambiar más rápido de lo deseado para evitar una colisión (en lugar de simplemente de sujeción en el nivel donde la salida tendría que conducen rápidamente máximo negativo), no debería ser demasiado malo. Si uno calcula con precisión lo que sería necesario para evitar una colisión suponiendo que la salida se incremente al máximo la velocidad deseable, la salida de la rampa suavemente a esa velocidad. Si uno se sobreestima la capacidad de los equipos para evitar una colisión con la deseable velocidad de rampa, la salida tendrá a la rampa más rápido de lo deseable. Si uno subestima la capacidad del sistema para evitar una colisión, la salida comenzará a ralentizar más pronto de lo que hubiera sido necesario. En cualquier caso, si la supuesta "deseable" de la rampa de velocidad está muy por debajo de lo que el sistema realmente puede lograr, que debe proporcionar algún margen de seguridad con respecto a la estimación.