Справочници, схемотехника, теория > Програмиране на микроконтролери, програматори, цифрови проекти
GPS-автопилот - алгоритъм
EDM electronics:
Намерих готов код за ПИД, но не ми харесва типа float, по-добре да работя с цели числа и без това вече паметта е кът.
// ГЛОБАЛЬНЫЕ ПЕРЕМЕННЫЕ
// величины регулятора
int setpoint = 0; // заданная величина, которую должен поддерживать регулятор
int input = 0; // сигнал с датчика (например температура, которую мы регулируем)
int output = 0; // выход с регулятора на управляющее устройство (например величина ШИМ или угол поворота серво)
int pidMin = 0; // минимальный выход с регулятора
int pidMax = 255; // максимальный выход с регулятора
// коэффициенты
float Kp = 1.0;
float Ki = 1.0;
float Kd = 1.0;
float _dt_s = 0.1; // время итерации в секундах
// вспомогательные переменные
int prevInput = 0;
float integral = 0.0;
// ПИД
// функция расчёта выходного сигнала
int computePID() {
float error = setpoint - input; // ошибка регулирования
float delta_input = prevInput - input; // изменение входного сигнала
prevInput = input;
output = 0;
output += (float )error * Kp; // пропорционально ошибке регулирования
output += (float )delta_input * Kd / _dt_s; // дифференциальная составляющая
integral += (float )error * Ki * _dt_s; // расчёт интегральной составляющей
// тут можно ограничить интегральную составляющую!
output += integral; // прибавляем интегральную составляющую
output = constrain(output, pidMin, pidMax); // ограничиваем выход
return output;
}
Тук открих и едно видео за настройка на ПИД:
https://www.youtube.com/v/fusr9eTceEo
juliang:
Диференциалната съставляваща в тази проргама няма да работи. Реално тя прави същото като пропорционалната - умножава последното отклонение, а не следи за стойности някъде по-назад, за да види тенденцията.
Можеш да работиш с лонг вместо флоат, просто коефициентите ти няма да са десетични числа, а нещо от 0 до 100. Накрая само ще разделиш оутпут-а на 100.
EDM electronics:
Ами освен да ползвам твоята формула за диференциалната, като записвам през определено време /примерно през 1 сек./ стойността на входа в масив може би и да смятам средното аритметично, т.е. ще добавя изменение само в реда за диференциалната.
Или как да стане според теб?
juliang:
Ето ти още един вариант, махнах някои проверки. Ако имаш въпроси - питай.
Накратко - записвам отклоненията в масив, и си взимам толкова колкото ми трябват (колко - задава се съответно от времето на интегралния и диференциалния коефициент ti и td). Максимум 100 измервания назад. За някои променливи ползвам DINT, или long за ардуиното, вероятно ще трябва да си го смениш, щото е писано за данфоски контролер. Искам да избегна препълване на int-a...
Входа и изхода са от 0 до 1000, т.е. ако ще работиш с градуси можеш да си позволиш точност от 0.5 градуса - ще му даваш градусите умножени по 2, и ще делиш изхода на 2 за да станат пак градуси. Ако те устройв точност 1 градус, си работиш директно с градуси.
Махнал съм някои проверки, така че трябва да гарантираш че множителите Kp, Kd и Ki ще са от 0 до 100, както и че времената ti и td няма да са по-големи от 100.
Ще си викаш метода там когато решиш - предполагам че веднъж в секунда ще ти е достатъчно.
struct ClassicPID
{
// public
BOOL Enable;
INT Setpoint;
INT Input;
INT Kp;
INT Kd;
INT Ki;
INT Td;
INT Ti;
INT Output;
// private
INT errors[100];
DINT integral;
INT integralTime;
INT derivative;
INT derivativeTime;
INT i;
DINT DIntOutput;
void Init()
{
DIntOutput = 0;
integralTime = 0;
derivativeTime = 0;
}
void Main()
{
for (i = 99; i > 0; i--)
{
errors = errors[i - 1]
}
errors[0] = Setpoint - Input;
integralTime = Ti;
integral = 0;
for (i = 0; i < integralTime; i++)
{
integral = integral + errors * Ki;
}
integral = integral / integralTime;
derivativeTime = Td;
derivative = (errors[0] - errors[derivativeTime]) * Kd / derivativeTime;
DIntOutput = DIntOutput + errors[0] * Kp + integral + derivative * 10; // * 10 може да се махне ако ПИД-а е много нервен
if (DIntOutput < 0)
{
Output = 0;
DIntOutput = 0;
}
else if (DIntOutput > 10000)
{
Output = 1000;
DIntOutput = 10000;
}
else
{
Output = DIntOutput / 10;
}
}
};
EDM electronics:
Понеже се задават доста почивни дни и реших да отработя на практика ПИД-регулатора, но не се сещам с каква на практика регулираща система да е, че да е по-лесна и разбираема настройката. Примерно терморегулатор няма да е много лесно, защото е инертна. Горния клип с махалото е най-лесно, но нямам идея това серво с двунаправлена пружина ли е или някаква ба ли му лайката - стрелка. Както и да е, ще го мисля...
juliang , благодаря най-напред за примерния код, но да, ще имам въпроси и то не един, защото в него има неразбираеми неща. Или си допуснал грешка, или аз нещо не разбирам:
1. Защо ползваш структура и тая структура обхваща целия код /гледам скобата с точка и [/color]запетая си я поставил най-долу/, заедно с функцията мейн? - според мен структурата трябва да съдържа само различен тип променливи, не и оператори, функции, цикли, но и нямам идея защо въобще ползваш структура...
2. Не разбирам за какво е тая променлива BOOL Enable, като тя не се ползва въобще в кода, явно ти е остатък от програмата и служи за друго?
3. Функцията void Init() това сетапа ли е на твоя компилатор или е някаква функция, на която не виждам прототип в мейна?
4. Не ми е ясно предназначението на променливите INT Td; и INT Ti;? - те не участват в сметките, защо им присвояваш стойности.
5. Не ми е ясно в първия цикъл на мейн, как присвояваш стойности на всяка една променлива на масива? Според мен ти само правиш запис на броя на променливите в масива по адрес, но не им присвояваш стойност, т.е. по дефолт всички те приемат нулева стойност, а вече извън цикъла присвояваш стойност само на първата променлива от него еrrors[0] = Setpoint - Input;
Как присвояваш стойности на останалите 99 променливи?
После и другия въпрос: тия стойности на масива не са ли стойностите в изхода и не трябва ли да се записват през определено време?
Много са въпросите, но няма как да повторя кода без да съм разбрал как работи. Аз обикновено пиша коментар на всеки ред, защото дори след не дълго време не мога да си го разчета така лесно . Да, губя така повече време, но един ден, като отворя, се ориентирам много бързо, особено като е по-дълъг кода.
struct ClassicPID
{
// public
BOOL Enable;
INT Setpoint;
INT Input;
INT Kp;
INT Kd;
INT Ki;
INT Td;
INT Ti;
INT Output;
// private
INT errors[100];
DINT integral;
INT integralTime;
INT derivative;
INT derivativeTime;
INT i;
DINT DIntOutput;
void Init()
{
DIntOutput = 0;
integralTime = 0;
derivativeTime = 0;
}
void Main()
{
for (i = 99; i > 0; i--)
{
errors = errors[i - 1]
}
errors[0] = Setpoint - Input;
integralTime = Ti;
integral = 0;
for (i = 0; i < integralTime; i++)
{
integral = integral + errors * Ki;
}
integral = integral / integralTime;
derivativeTime = Td;
derivative = (errors[0] - errors[derivativeTime]) * Kd / derivativeTime;
DIntOutput = DIntOutput + errors[0] * Kp + integral + derivative * 10; // * 10 може да се махне ако ПИД-а е много нервен
if (DIntOutput < 0)
{
Output = 0;
DIntOutput = 0;
}
else if (DIntOutput > 10000)
{
Output = 1000;
DIntOutput = 10000;
}
else
{
Output = DIntOutput / 10;
}
};
Навигация
[0] Списък на темите
Премини на пълна версия