Combate prático ao ajuste de parâmetros servo PID: diga adeus ao jitter e comece rapidamente

O tremor repentino do servo fará seu coração tremer de repente? Não se preocupe, na verdade o sinal de socorro que ele envia é que os parâmetros PID não estão ajustados corretamente. Os três valores de proporção, integral e diferencial são como as “três cores primárias de caráter” da caixa de direção. Somente misturando-os adequadamente ele poderá se tornar dócil, dócil e obediente.

Vejamos algumas das situações mais comuns:

Se o ganho proporcional (P) for muito grande, o servo tremerá continuamente, como se estivesse bebendo três xícaras de café expresso altamente extraído, e oscilará para frente e para trás, para a esquerda e para a direita, durante as operações de posicionamento.

O tempo de integração é muito pequeno e a resposta do servo não é sensível. A ação de apontar para o alvo é feita lentamente, como se você estivesse andando no meio de um atoleiro, passo a passo, devagar.

Se o tempo diferencial for muito grande, os movimentos ficarão nervosos, tremendo ao menor toque, e até ficar parado em silêncio torna-se um luxo inatingível.

Era uma vez um estudante que estava no laboratório na primavera e era louco pelo tremor do servo do carro. Ele tentou os chamados “parâmetros universais” na Internet, mas o resultado foi que quanto mais ele depurava, pior ficava a situação. Então ele finalmente entendeu: PID não é mágica, mas na verdade um diálogo de causa e efeito, ou seja, qual valor você der, a expressão do servo será retornada. Por exemplo, quando a relação (P) é aumentada de 0,3 para 0,6, a velocidade de resposta acelera, mas vibrações de alta frequência nos cantos também começam a aparecer. Os dados medidos são: para cada aumento de 0,1 em P, o erro estático pode ser reduzido em 15%, mas o overshoot saltará para 8% -12%. Veja, é assim que a dialética soa.

Então, por onde exatamente você começa? Aceite o primeiro método de ajuste, que é a integração de palavras-chave: primeiro P, depois I e depois D. Não se preocupe ao isolar variáveis.

Defina I como máximo (ou 0), defina D como 0 e deixe apenas P funcionar.

Aumente P lenta e gradualmente até que o servo comece a vibrar levemente com amplitude constante e, em seguida, ajuste P novamente em 20% para remover o sinal de pontuação.

Neste momento, o servo é como uma criança - vai tremer, mas não vai cair. Perfeito!

Por que tem que ser assim?A razão é que a integral (I) terá a característica de “guardar rancor”. Ele acumulará erros passados. Uma vez que o jitter causado pela proporção (P) seja lembrado pela integral (I), o jitter se tornará cada vez mais violento.. O diferencial (D) atua como um “profeta” e implementa antecipadamente as operações de frenagem com base na tendência atual de mudanças. Se você inverter a ordem e ajustar primeiro o diferencial (D), é como colocar patins em um bebê, e toda a lógica ficará confusa.

Seguindo o que o aluno vivenciou, após definir P em 0,5 e corrigi-lo, ele começou a somar pontos. No início, o valor de I era 1,0 (a unidade é o segundo). O servo parecia estar sofrendo de procrastinação, sempre faltando 2 graus antes de atingir a posição designada. Em desespero, ele baixou o valor de I para 0,3 com dificuldade, e algo inesperado aconteceu: o servo não apenas travou rapidamente no alvo, mas também ficou tão silencioso quanto um gato tirando uma soneca.No entanto - quando o valor de I é reduzido para 0,1, o rebote gerado após a ultrapassagem provoca uma nova curva em forma de sorriso.. Veja, cada parâmetro tem uma faixa de valores ideal.

A meta é a prova: existem 200 conjuntos de registros de ajuste de uma determinada comunidade de robôs, que mostram que 67% dos problemas de jitter são causados ​​​​pelo desvio do valor P da faixa ideal em mais de 20%, e 54% da resposta lenta é devido ao valor I ter sido definido muito grande, ou seja, mais de 1,2 segundos. Os números não mentem e o servo também não.

Neste momento, entramos no segundo círculo da espiral ascendente, ou seja, na fase avançada de intervenção. Depois que os movimentos básicos estiverem estáveis, tente usar essas técnicas.

Para P assimétrico, o movimento para frente recebe diferentes valores proporcionais, e o movimento reverso também recebe diferentes valores proporcionais. Por exemplo, ao subir, use P igual a 0,6, e ao descer, use P igual a 0,4. Será mais sensato combater a gravidade desta forma.

Configuração da faixa limite integral: Desempenha um papel na prevenção de que a integral atinja um estado saturado. Defina um limite superior para o número acumulado de I para evitar que o servo continue acumulando pontos malucos quando estiver preso. Quando liberado, ele não irá voar diretamente para o céu como um assento ejetável.

Ao realizar operação diferencial, apenas o sinal de feedback é diferenciado e não responde a mudanças repentinas no valor alvo. Desta forma, quando seu comando saltar, não fará com que o servo produza um fenômeno de "cãibra assustadora".

O que os leitores atentos descobrirão é que isso na verdade diz ao volante: "Eu entendo seus limites físicos". A estrutura mecânica tem seu próprio parâmetro preferido de clima, um dos quais é uma engrenagem de plástico, o outro é uma engrenagem de metal, e os tipos de alto torque e alta velocidade têm diferentes expressões de atitude e desempenho de corrida, que são divididos em diferentes tipos. Para a mesma situação numérica onde P é igual a 0,8, o leme pequeno mostrará um estado suave como a brisa da primavera soprando suavemente na face, enquanto o leme grande mostrará uma situação forte semelhante àquela quando um tufão passa.

A segunda dica principal (incorporando palavras-chave): Dica de estilo avançado – deixe os dados falarem por si, em vez de confiar na intuição.Pegue um pedaço de papel e registre os três indicadores após cada mudança: hora de chegada, ângulo de ultrapassagem e amplitude de jitter quando estável.. Em seguida, compare-os como se estivesse saboreando um chá.

É hora das perguntas e respostas do FAQ - a primeira frase de cada resposta fornece diretamente a conclusão, em cinquenta palavras.

P: O servo emite um som sibilante quando está parado, como resolver?

A: Reduza o valor diferencial (D). Se D for muito alto, o sinal de ruído será amplificado, fazendo com que o servo compense excessivamente a microvibração. Ajustá-lo abaixo de 0,1 geralmente pode eliminá-lo.

P: A resposta é muito lenta, mas o que devo fazer se começar a tremer após aumentar P?

Primeiro, aumente o diferencial (D) para suprimir o jitter. D pode fornecer amortecimento, o que em alguns casos permite aumentar P para 1,5 vezes o original sem causar oscilação.。

P: Preciso que o servo mantenha a precisão mesmo quando estiver sob carga. Qual devo ajustar?

A: Expanda o tempo integral (I). Deve-se notar que o que é mencionado aqui é “aumentar” o valor (por exemplo, aumentar de 0,3 para 0,8), o que torna o papel da integral mais fraco e evita a situação em que o erro acumulado ultrapassa quando a carga muda.

P: A posição é sempre diferente por um ângulo fixo, como se houvesse uma zona morta?

R: Verifique se o item de pontos está ativado. Integral (I) é usado especificamente para eliminar erros estáticos. Se você atribuir um valor diferente de zero (como 0,5 segundos), poderá eliminar gradualmente o erro residual.

P: Depois de ajustar os parâmetros, funciona se eu mudar a fonte de alimentação?

A: Ajuste ligeiramente a relação de comparação (P) novamente.Se a tensão cair, a potência de saída do servo diminuirá, o que tem o mesmo efeito que um valor P menor.. Aumentar o valor P em dez a vinte por cento pode restaurar o estado original.

Você ainda se lembra daquele aluno na primavera? No início do verão, o carro que ele possuía já conseguia girar suavemente com um copo cheio de água. A conclusão a que ele finalmente chegou foi extremamente direta. PID não é uma metafísica, mas um ciclo de observação, registro e observação. Cada vez que você altera um parâmetro, você deve se perguntar se a “emoção” exibida pelo servo é irritabilidade, preguiça ou pânico, e então orientá-la com muito cuidado.

Sugestões de ação (siga-as diretamente):

1. Prepare uma folha de registro listando P, I, D e a descrição do fenômeno.

2. Comece com proporção pura, encontre o ponto crítico de jitter e depois retorne para 80%.

3. Adicione pontos e tente de pequeno a grande até que o erro estático desapareça e não haja rastreamento lento.

4. Por fim adicione o diferencial, aumente lentamente a partir de 0, e pare imediatamente quando sentir que o movimento está “hidratado”.

5. Altere apenas um parâmetro de cada vez! Não mova os dois ao mesmo tempo.

O volante está sem palavras, mas cada ângulo e cada vibração registram um registro para você. Se você entender isso, descobrirá que existe um mundo único dentro dos três parâmetros. Agora vá até o laboratório, feche a porta, pegue uma chave de fenda e ouça a música constante daquele pequeno motor.