前馈PID控制

前馈PID控制控制量=前馈+PID，前馈实际上是利用对象特征，属于开环控制。优点是提高系统响应速度，减小反馈控制压力。如果对对象特征不清楚，就无法用前馈。在控制算法调试过程中注意一下事项：1.控制周期确定控制周期应该与系统的响应匹配，相应传感器采样周期与控制周期大体一致。如果传感器采样周期比控制周期大很多，可能造成系统不稳定。如电机控制中电流变化快，毫秒级变化，相应的电流环周期应该是毫秒级，电流采用也是毫秒级。目前电动自行车控制器电流环控制周期是2ms，速度环相对比较慢，大概100ms。2.前馈控制量确定1）电机控制u=i*R+L*di/dt+E(1)E=K*w(2)由(1)式可知：控制电压在电阻、电感和反电动势三个部分消耗掉。反电动势E与角速度w成正比，在空载情况下，可以粗略认为，控制电压完全消耗在反电动势上。这样通过加载不同控制量，就可以求出(2)式中的K值。速度控制中可以把E作为前馈控制量，即：u=E+PID。2）气动伺服控制可以离线测出不同控制量所对应的压力，这样可粗略反算出达到某压力，大致需要控制量，并用这个控制量作为前馈量。3.比例控制在不产生振荡前提下，尽可能提高Kp值，这样响应快，不考虑积分时稳态误差小，但过大会造成振荡。4.积分控制作用：消除稳态误差，缺点：过大易超调振荡，过小响应速度慢。过调时可消除积分量，如：if((error0)&&(intergration0))intergration=intergration*0.8;elseif((error0)&&(intergration0))intergration=intergration*0.8;如果直接消除积分即：intergration=0，导致控制量不连续，产生脉动。另外可做积分饱和处理，减小积分副作用。5.微分控制1）作用：利用变化趋势特征，阻碍趋势改变。2）优点：改善系统动态特性，减小过冲。3）缺点：大多数情况下不用微分，主要原因在于噪声影响，因为是对偏差的微分，即使偏差噪声很小，但经过微分放大后，噪声很大，造成控制不流畅，甚至系统不稳定。4）限制使用如：kd=kd_value/(1+error*error);微分值远离平衡位置小，平衡位置附近大，这样在远离平衡位置处不做太多限制，由于噪声影响，限制过多会造成控制不流畅，平衡位置附近限制大，防止过调。