Jak przeprowadzana jest kontrola PIV?

Rozważam eksperymentowanie z kontrolą PIV zamiast kontroli PID. W przeciwieństwie do PID, kontrola PIV ma bardzo mało wyjaśnień w Internecie i literaturze. Istnieje prawie jedno źródło informacji wyjaśniających tę metodę, którym jest artykuł techniczny autorstwa Parker Motion .

Z diagramu metody sterowania (który znajduje się w domenie Laplace'a) rozumiem to, że wyjście kontroli sprowadza się do sumy:

Kpp * (całka błędu pozycji)
-Kiv * (całka mierzonej prędkości)
-Kpv * (zmierzona prędkość)

Mam rację? Dziękuję Ci.

control otherservos pid

— Ayberk Özgür
źródło

Nigdy nie słyszałem o takich rzeczach i, szczerze mówiąc, akronim jest dość dziwny. Jeśli mówisz o kontroli pozycji, czy prędkość nie byłaby taka sama jak pochodna? Interesujące jest dla mnie to, że nie ma tam całki błędu pozycji, więc jest tak, jakbyś miał kontroler PD z dwoma źródłami informacji o pozycji (zmierzona pozycja i całka prędkości). Czy możesz połączyć artykuł, abyśmy mogli odpowiedzieć na twoje pytanie?

— georgebrindeiro

Kontrola PIV jest wyjaśniona tutaj: parkermotion.com/whitepages/ServoFundamentals.pdf

— Ayberk Özgür

Jest to w zasadzie forma kaskadowych sterowników. Wyjaśniono trochę tutaj: en.wikipedia.org/wiki/PID_controller#Cascade_control

— Guy Sirton

Odpowiedzi:

Wydaje mi się, że istnieją trzy podstawowe różnice między klasyczną topologią PID a tak zwaną topologią PIV wspomnianą w białej księdze:

Pożądany prędkość wyniesie proporcjonalny do błędu pozycji, $K_p$ termin ten reguluje.
Integralną błąd wzmocnienia $K_i$ działa w celu usunięcia błędów państwowe stały się prędkości, a nie położenia. Zasadniczo jest to jednak to samo ze względu na punkt 1.
Oszacowanie prędkości jest podawany bezpośrednio przez wyrażenia (zamiast za pochodną błędu położenia). $K_v$

W artykule twierdzą, że główną zaletą tej topologii jest to, że łatwiej ją dostroić.

Dane wyjściowe kontrolera są tworzone w następujący sposób:

$e_\theta=\theta^*-\theta\\ e_\omega = (K_pe_\theta-\hat{\omega})\\ \text{output} = \int K_ie_\omega dt - K_v\hat{\omega}$

Oczywiście, ponieważ prawdopodobnie będziesz to programować, całka jest zastępowana zmienną akumulatorową w następujący sposób:

$e_\theta=\theta^*-\theta\\ e_\omega = (K_pe_\theta-\hat{\omega})\\ \text{integral} = \text{integral} + K_ie_\omega \Delta t \\ \text{output} = \text{integral} - K_v\hat{\omega}$

— georgebrindeiro
źródło

Szacowana prędkość kątowa

ma własny współczynnik

prawo?

\hat{ω}

$\hat{\omega}$

K_{p v}

$K_{pv}$

— Ayberk Özgür,

Zgaduję również, że PIV nie jest bardzo przydatny w praktyce, dlatego nie jest popularny.

— Ayberk Özgür,

Tak, masz rację, zapomniałem to dodać. Nie wiem, czy problem polega na tym, jak użyteczny jest ... Po prostu nie jest widoczny w standardowej literaturze, chociaż jest uzasadniony. Prawdopodobnie jest to coś, co zostało opracowane wewnętrznie, ponieważ odpowiadało ich potrzebom, ale nie różni się tak bardzo od PID.

— georgebrindeiro,

używamy PIV do regulacji koła w układzie koła z nogami. Ze względu na (nieregularny) kształt koła pozycja jest ważna. Jednak w normalnych sytuacjach chcesz regulować prędkość. PIV uwzględniał oba te czynniki i daje lepsze wyniki niż PID.

— sylvain.joyeux

@ AyberkÖzgür Praktycznie wszystkie komercyjne systemy sterowania ruchem wykorzystują pewną odmianę kaskadowych sterowników PID z pewnym podobieństwem do tego. Np. Parker, Baldor, ACS, Copely, ACS, Delta-Tau ... Ten rodzaj proporcjonalnej pętli tylko wzmocnienia pozycji nad pętlą prędkości PI jest bardzo powszechny, ale różni dostawcy z pewnością mają swoje niewielkie różnice. System zwykle ma również pętlę prądową i różne elementy sprzężenia zwrotnego. Prawdą jest, że w kręgach hobbystycznych jest to mniej popularna IMO, ponieważ wydajność jest mniej ważna niż prostota.

— Guy Sirton,

Pętla PID i tak zwana pętla PIV z jednakowymi wzmocnieniami powinny mieć taką samą reakcję na zakłócenie, więc nie jestem pewien, dlaczego twierdzenie, że reakcja na zakłócenie jest lepsze lub gorsze.

Jak wspomniano, pochodna „kick” będzie mniejsza, co może być dobrą rzeczą, jeśli dasz temu ostry wkład.

Ponadto mogą wystąpić pewne korzyści, ponieważ rzecz wynika z nasycenia integratora, w zależności od tego, jak zaimplementujesz swój system zapobiegający windup.

Y (s) = \frac{k_{fa ja} U (s) - k_{b ja} X (s)}{s} + (k_{fa p} U (s) - k_{b p} X (s)) + (k_{fa re} U (s) - k_{b re} X (s)) s

$Y(s)=\frac{k_{fi}U(s) - k_{bi}X(s)}{s} + \left(k_{fp}U(s) - k_{bp}X(s)\right) + \left(k_{fd}U(s) - k_{bd}X(s)\right)s$ gdzie

Y

$Y$ jest wyjściem kontrolera,

U

$U$ to polecenie systemowe i

X

$X$ jest zmienną kontrolowaną, podczas gdy różne

k_{x x}

$k_{xx}$ są zyskami całkowymi do przodu i do tyłu, pochodnymi i proporcjonalnymi. W tym schemacie dostosowujesz różne opinie zwrotne (

k_{b x}

$k_{bx}$ ), aby uzyskać pożądaną odpowiedź pętli (a tym samym zakłócenia) i dostroić zyski z przodu (

k_{f x}

$k_{fx}$ ), aby poprawić reakcję na zmianę polecenia, według dowolnych kryteriów „lepszych”.

Ustawienie wszystkich równych wzmocnień do przodu i do tyłu daje ci prosty PID podczas ustawiania $k_{bp}=0$ i $k_{bd}=0$ dostaje tak zwany kontroler „PIV”.

— TimWescott
źródło

Are you sure Tim? See here page 3-26 web.stanford.edu/class/archive/ee/ee392m/ee392m.1056/… which is essentially the same configuration... So you're saying this is equivalent to a "plain ol'" PID loop over position? At the very least you'd think what's inside the "velocity" estimator box matters. And if they're equivalent why does everyone seem to bother with cascading controllers for motion control?

— Guy Sirton

W przemyśle ten rodzaj sterowania jest nadal ogólnie określany jako sterowanie PID i widziałem wiele jego zastosowań. Jego główna korzyść wynika z faktu, że usuwa „kopnięcie pochodne” spowodowane nagłą zmianą wartości zadanej, a zatem jest przydatna w aplikacjach, w których najważniejsze jest śledzenie wartości zadanej (zamiast szybkiego odrzucania zakłóceń). Zobacz http://www.controlguru.com/wp/p76.html .

Obraz pokazujący różnicę w pochodnej PID i PIV http://controlguru.com/wp-content/uploads/2015/08/pidkickbig.jpg

— ddevaz
źródło

Do Twojej wiadomości, drugi link jest zepsuty ...

— daaxix