Combate práctico del ajuste de parámetros del servo PID: despídase de la inquietud y comience rápidamente

¿El repentino temblor del servo hará que tu corazón tiemble de repente? No te preocupes, de hecho la señal de socorro que envía es que los parámetros PID no están ajustados correctamente. Los tres valores de proporción, integral y diferencial son como los "tres colores primarios del carácter" del mecanismo de dirección. Sólo combinándolos adecuadamente podrá volverse dócil, dócil y obediente.

Echemos un vistazo a algunas de las situaciones más comunes:

Si la ganancia proporcional (P) es demasiado grande, el servo temblará continuamente como si estuviera bebiendo tres tazas de espresso muy extraído y oscilará hacia adelante y hacia atrás hacia la izquierda y hacia la derecha durante las operaciones de posicionamiento.

El tiempo de integración es demasiado pequeño y la respuesta del servo no es sensible. La acción de señalar el objetivo se realiza lentamente, como si estuvieras caminando en medio de un atolladero, paso a paso, lentamente.

Si el tiempo diferencial es demasiado grande, los movimientos se volverán nerviosos, temblando al menor contacto, e incluso permanecer quieto se convierte en un lujo inalcanzable.

Había una vez un estudiante que estaba en el laboratorio en primavera y estaba loco por el temblor del servo del auto. Probó los llamados "parámetros universales" en Internet, pero el resultado fue que cuanto más depuraba, peor era la situación. Entonces finalmente entendió: PID no es mágico, sino un diálogo de causa y efecto, es decir, independientemente del valor que le dé, se devolverá la expresión del servo. Por ejemplo, cuando la relación (P) aumenta de 0,3 a 0,6, la velocidad de respuesta aumenta, pero también comienzan a aparecer vibraciones de alta frecuencia en las esquinas. Los datos medidos son: por cada aumento de 0,1 en P, el error estático se puede reducir en un 15%, pero el exceso saltará al 8%-12%. Mira, así es como suena la dialéctica.

Entonces, ¿por dónde empezar exactamente? Acepte el primer método de ajuste, que es la integración de palabras clave: primero P, luego I, luego D. No se moleste al aislar variables.

Establezca I al máximo (o 0), establezca D en 0 y solo deje que P funcione.

Aumente lenta y gradualmente P hasta que el servo comience a vibrar ligeramente con amplitud constante, y luego ajuste P nuevamente en un 20% para eliminar el signo de puntuación.

En este momento, el servo es como un niño pequeño: temblará, pero no se caerá. ¡Perfecto!

¿Por qué tiene que ser así?La razón es que la integral (I) tendrá la característica de "guardar rencor". Acumulará errores del pasado. Una vez que la integral (I) recuerda la inquietud causada por la proporción (P), la inquietud se volverá cada vez más violenta.. El diferencial (D) actúa como "profeta" e implementa las operaciones de frenado con antelación en función de la tendencia actual de cambios. Si invierte el orden y ajusta primero el diferencial (D), es como ponerle patines a un bebé y toda la lógica se volverá confusa.

Siguiendo lo que experimentó el estudiante, después de establecer P en 0,5 y arreglarlo, comenzó a sumar puntos. Al principio, el valor de I era 1,0 (la unidad es el segundo). El servo parecía estar sufriendo de procrastinación, siempre le faltaban 2 grados antes de poder alcanzar la posición designada. Desesperado, bajó el valor de I a 0,3 con dificultad, y sucedió algo inesperado: el servo no sólo se fijó rápidamente en el objetivo, sino que también quedó tan silencioso como un gato durmiendo una siesta.Sin embargo, cuando el valor de I se reduce a 0,1, el rebote generado tras el sobrepaso provoca una nueva curva en forma de sonrisa.. Verá, cada parámetro tiene un rango de valores óptimo.

El objetivo es la prueba: hay 200 conjuntos de registros de ajuste de una determinada comunidad de robots, que muestran que el 67% de los problemas de inquietud se deben a que el valor P se desvía del rango óptimo en más del 20%, y el 54% de la respuesta lenta se debe a que el valor I se establece demasiado grande, es decir, más de 1,2 segundos. Los números no mienten, y el servo tampoco.

En este momento entramos en el segundo círculo de la espiral ascendente, es decir, la etapa de intervención avanzada. Una vez que los movimientos básicos estén en un estado estable, intente utilizar estas técnicas.

Para P asimétrico, el movimiento hacia adelante recibe diferentes valores proporcionales y el movimiento hacia atrás también recibe diferentes valores proporcionales. Por ejemplo, al subir utilice P igual a 0,6, y al bajar utilice P igual a 0,4. Será más sensato luchar contra la gravedad de esta forma.

Configuración del rango límite integral: desempeña un papel en evitar que la integral alcance un estado saturado. Establezca un límite superior para el número acumulado de I para evitar que el servo siga acumulando puntos locos cuando se atasca. Cuando se suelta, no se precipitará directamente hacia el cielo como un asiento eyectable.

Al realizar la operación diferencial, solo se diferencia la señal de retroalimentación y no responde a cambios repentinos en el valor objetivo. De esta manera, cuando tu comando salte, no provocará que el servo produzca un fenómeno de "calambre de miedo".

Lo que descubrirán los lectores cuidadosos es que esto en realidad es decirle al mecanismo de dirección: "Entiendo tus límites físicos". La estructura mecánica tiene su propio clima de parámetros preferido, uno de los cuales es un engranaje de plástico, el otro es un engranaje de metal, y los tipos de alto par y alta velocidad tienen diferentes expresiones de actitud y rendimiento de carrera, que se dividen en diferentes tipos. Para la misma situación numérica donde P es igual a 0,8, el mecanismo de dirección pequeño mostrará un estado suave como la brisa primaveral que sopla suavemente en la cara, mientras que el mecanismo de dirección grande mostrará una situación fuerte similar a la que ocurre cuando pasa un tifón.

El segundo consejo clave (incorporar palabras clave): consejo de estilo avanzado: deje que los datos hablen por sí solos, en lugar de confiar en la intuición.Tome una hoja de papel y registre los tres indicadores después de cada cambio: hora de llegada, ángulo de sobrepaso y amplitud de la fluctuación cuando está estable.. Luego compáralos como si probaras té.

Es hora de las preguntas y respuestas de las preguntas frecuentes: la primera oración de cada respuesta proporciona directamente la conclusión, en cincuenta palabras.

P: El servo hace un silbido cuando está parado, ¿cómo solucionarlo?

R: Reduzca el valor del diferencial (D). Si D es demasiado alto, la señal de ruido se amplificará, lo que provocará que el servo compense en exceso la microvibración. Ajustarlo por debajo de 0,1 generalmente puede eliminarlo.

P: La respuesta es demasiado lenta, pero ¿qué debo hacer si comienza a temblar después de aumentar P?

Primero, aumente el diferencial (D) para suprimir la inquietud. D puede proporcionar amortiguación, lo que en algunos casos permite aumentar P a 1,5 veces el original sin provocar oscilaciones.。

P: Necesito que el servo mantenga la precisión incluso cuando está bajo carga. ¿Cuál debo ajustar?

A: Expande el tiempo integral (I). Cabe señalar que lo que se menciona aquí es "aumentar" el valor (por ejemplo, aumentar de 0,3 a 0,8), lo que debilita el papel de la integral y evita la situación en la que el error acumulado se sobrepasa cuando cambia la carga.

P: ¿La posición siempre es diferente en un ángulo fijo, como si hubiera una zona muerta?

R: Compruebe si el elemento de puntos está activado. Integral (I) se utiliza específicamente para eliminar errores estáticos. Si le da un valor distinto de cero (como 0,5 segundos), puede eliminar gradualmente el error residual.

P: Después de ajustar los parámetros, ¿funciona si cambio la fuente de alimentación?

R: Vuelva a ajustar ligeramente la relación de comparación (P).Si el voltaje cae, la potencia de salida del servo disminuirá, lo que tiene el mismo efecto que un valor P más pequeño.. Aumentar el valor P entre un diez y un veinte por ciento puede restaurar el estado original.

¿Aún recuerdas a aquel estudiante en primavera? A principios de verano, el coche que tenía ya podía girar suavemente con un vaso de agua lleno. La conclusión a la que finalmente llegó fue extremadamente sencilla. PID no es una metafísica, sino un ciclo de observación, registro y observación. Cada vez que realices un cambio de parámetro debes preguntarte si la "emoción" que muestra el servo es irritabilidad, pereza o pánico, y luego guiarlo con mucha suavidad.

Sugerencias de acción (sígalas directamente):

1. Elaborar una hoja de registro enumerando P, I, D y descripción del fenómeno.

2. Comience con una proporción pura, encuentre el punto crítico de fluctuación y luego regrese al 80%.

3. Agregue puntos e intente de pequeño a grande hasta que el error estático desaparezca y no haya un rastreo lento.

4. Finalmente agregue el diferencial, aumente lentamente desde 0 y deténgase inmediatamente cuando sienta que el movimiento está "hidratado".

5. ¡Cambie sólo un parámetro a la vez! No muevas ambos al mismo tiempo.

El mecanismo de dirección no dice nada, pero cada ángulo y cada vibración registran un registro para ti. Si lo comprende, encontrará que existe un mundo único dentro de los tres parámetros. Ahora, ve al laboratorio, cierra la puerta, toma un destornillador y escucha el sonido constante de ese pequeño motor.