İlgilenenler için deneyimimden biraz daha genişletmeye çalışacağım. Bence sorun, biraz erişilemez (ve bazen yararlı olmayan) bir sürü kontrol teorisine sahip olduğumuz ve daha sonra çoğu zaman yanlış olan sistemler hakkında varsayımlar yapan temel kurallarımız olduğunu düşünüyorum.
istikrar
Önce kontrol döngülerinin neden dengesiz hale geldiği hakkında konuşalım. Bu tartışma için doğrusal bir sistem varsayacağım. Gayri resmi olarak bunun anlamı, eğer kontrol sinyaliniz belirli bir frekansta sinüs dalgasıysa, o zaman gözlemlenen çıktınız aynı frekansta demektir ve kontrol sisteminizin genliğini değiştirirseniz, çıktınız aynı oranda yanıt verir. Bu varsayım, birçok gerçek dünya sistemi için iyi bir yaklaşımdır ve izolasyonda farklı frekanslara bakmamızı sağlar.
Kontrol yoluna bakarsanız bir ayar noktanız, PID kontrol cihazınız, sisteminiz (aka "Plant") ve sonra sensörünüz vardır. Sensörünüzden sabit bir ayar noktası ve sinüs dalgası hayal edin (bu, sensördeki gerçek bir dünya rahatsızlığına eşittir, geri beslenir). Kararsız bir sistemde geri bildiriminiz, kontrol döngüsünün hatayı büyütmek yerine hatayı büyütmesine neden olur, böylece zaman arttıkça genlik artar. Bunun olmasının nedeni bir gecikme ya da bu belirli bir frekans için giriş ile çıkış arasında bir faz kayması olabilir. Belirli bir frekans için, çıkışın açık döngüsüne (yani geri besleme yok) kaymaya ve genliğe bakabiliriz ve hepsini grafik üzerinde çizdiğimizde Bode Plot gibi bir şey elde ederiz.. Bu açık döngü grafiğinde, hatanın artmaya devam ettiği bir durum varsa, dengesiz bir sisteme sahibiz. Gecikme 1 / 2'den düşükse, dalga boyu veya kazanım x1'den azsa, sistem kararlıdır . Uygulamada biz bu noktadan bazı marjlar istiyoruz (kazanç marjı ve faz marjı), bu nedenle bu manuel / sezgisel yöntemlerin çoğunda bu "geri çekilmeyi" göreceksiniz.
Bu manuel yöntemlerle ilgili temel sorun, kör uçmanız ve kötü bir kontrol sistemi elde etmenin garantili olmasıdır.
Ayrıca, P, I ve D anlamlarının, sensörünüzün ölçtüğü ölçümler ve uyguladığınız kontrol ile ilgili olduğunu unutmayın. Ev yapımı kontrol cihazlarında sık karşılaşılan bir hata, insanların aslında değilken P uyguladıklarını düşünmeleridir. Motor kontrolörleri genellikle bir tork döngüsü üzerinden çalışan bir hız döngüsü üzerinden çalışan bir pozisyon döngüsüne sahiptir. (Bir çağlayan )
Tamam ama bu bize nasıl yardımcı oluyor?
Yapmak istediğim ilk nokta, eğer kendi PID denetleyicinizi oluşturuyorsanız, açık döngü yanıtını ölçmenin bir yolunu da oluşturmanız gerektiğidir. Kontrol ünitesinin girişinde bir frekans taraması yapın ve geri besleme bağlantısı kesik olarak sensör çıkışını ölçün. Sonra açık döngü Bode arsa çizip edebilir bkz sistem stabil olmasının nedeni çeşitli kontroller kapalı ticaret yapabilecektir. Kapalı döngü yanıtını ölçmek de yararlıdır ve bunu döngü kapalıyken ayar noktanızın frekans taramasını yaparak herhangi bir sistemle yapabilirsiniz. Her ikisi de bu kadar zor değil ve çok fazla teorik bilgi gerektirmiyor.
Sadece başlık altında neler olup bittiğini anlamadan kontrolleri ince ayarlıyorsanız, sisteminizi optimize edemezsiniz. Bu sistemler hakkında biraz sezgi oluşturmak o kadar da zor değil. Örneğin orantılı kazancın faz üzerinde etkisi yoktur, ancak tüm frekanslarda açık döngü kazancını artırır. Öyleyse, tüm bu manuel ayarlama yöntemlerinde oransal kazancı arttırırken yaptığınız şey, fazın -180'e gittiği frekansı bulmaktır. Bkz bu frekans tepkisi üzerinde çeşitli kontrollerin etkisi hakkında biraz daha fikir edinmek için.
Sık sık en iyi kapalı döngü performansını elde etmek, yalnızca kontrol cihazının kazandığı değil sistemin ince ayarını da içerir. İstediğiniz, sistemi mümkün olduğunca "sert" hale getirmektir. Bu, kontrol parametrelerini yükseltmenize ve en iyi açık ve kapalı döngü bant genişliğini elde etmenize izin verir. Motor kontrol uygulamalarındaki deneyimimde oransal kazanç, "iş" ve entegratör "dinlenme" nin çoğunu yapması gereken kazançtır. Hiç D terimine ihtiyacın olduğunu sanmıyorum. Düşük geçişli bir filtreye ve bir çentikli filtreye sahip olmak, bazı mekanik rezonansa sahip olabileceğiniz durumlarda ancak bunları bir Bode Grafiği olmadan ayarlamak çok zordur (kapalı döngü altında gözlemlediğiniz salınım frekansı açık döngüden farklı olabilir).
Güvenlik bir endişe ise (çok güçlü motorlar veya motorun kontrolden çıkmasıyla tahrip olabilecek bir sistem) sistemi korumak için ayarlamaya başlamadan önce (örneğin mevcut limit, maksimum pozisyon hatası) bazı limitler koymanız gerekir. Ardından, parametrelerin menzili için bir çeşit his edinmeniz gerekir. Görüşleriniz dönüş başına 40 sayım veya dönüş başına 4000 sayım varsa, parametreleriniz verilen bir sistem için 100 faktörü olacaktır. Benim yaklaşımım, önce kontrolünüzün zayıf olduğu ve ardından P ile başlayan oradan yukarı doğru yükselen (sonra yine kör uçtuğunuz) bir aralık bulmak olacaktır. Geri çekilmek bu istikrar marjını yaratır.
Kapalı döngünün ötesinde
Kapalı döngü, hatayı sistemden almaya çalışır. Her zaman biraz sınırlı bir performansa sahip olacak. Yapmak istediğiniz şey, kapalı döngü denetleyicinizin gördüğü hatayı en aza indirmek ve bunu yapmanın bir yolu, feed feed (ileri besleme) adı verilen bir tekniktir.. İleri beslemede denetleyicinin etrafından dolaşır ve doğrudan sisteme bir komut iletirsiniz. Buna bir örnek ilerleme ivmesidir. Motorun tork sabiti olduğunuzu biliyorsanız ve yükü biliyorsanız, yükün belirli bir ivmesini almak için ne kadar akım kullanmanız gerektiğini hemen hemen söyleyebilirsiniz. Sadece komut giriş ivmesini almanız, sabit ile çarpmanız ve kontrol cihazının sürücü komutuna eklemeniz yeterli. Temelde hiçbir kontrolör yoksa sistemi sürmek için ne gerekiyorsa yapıyorsunuzdur ve döngü ne kadar yakınsa o kadar az hata alabilirsiniz ve sisteminiz o kadar iyi performans gösterir. Pratikte büyük bir fark yaratıyor.
