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直观的响应曲线与PID关系

2023-06-10 11:02 作者:塔拉拉  | 我要投稿

光是看视频【PID直观感受-搬运自油管 Joshua Bardwell】,可能只能得到飞行过程直观感受与PID的关系,但是一看到PID曲线可能就傻眼了。


AI是这么解释的:

  1. P参数:增大P参数可以增加响应的速度,但可能导致过冲和振荡。

  2. I参数:增大I参数可以减小稳态误差,提高系统对持续偏差的响应能力,但也可能导致系统的响应时间变慢和超调。

  3. D参数:增大D参数可以减小振荡和过冲,提高系统的稳定性,但如果设置不当,可能导致对噪声和测量误差过于敏感。

为了更直观地看,我找了一篇带有图的文章

下面是搬运自维基百科PID controller - Wikipedia(https://en.wikipedia.org/wiki/PID_controller)的一段,可以根据这些描述获得直观的响应曲线与PID的关系并相应调参。

  • P值与响应曲线关系


I和D保持不变,变化P生成的不同响应曲线,其中K即P数值相对于标准数值的倍数

上图中可以看出,P偏大会导致响应曲线的震荡,其中紫色表示P为标准值1.6倍时的响应曲线,该响应曲线出现较大的并逐渐减小的震荡,红色表示P为标准值0.5倍时的响应曲线,消除了震荡,但是响应的速度较慢。



  • I值与响应曲线关系


P和D保持不变,变化I生成的不同响应曲线,其中Ki即I数值相对于标准数值的倍数

上图中可以看出,I偏大会也导致响应曲线的震荡,其中黑色表示I为标准值2倍时的响应曲线,该响应曲线出现较大的并逐渐减小的震荡,红色表示I为标准值0.5倍时的响应曲线,消除了震荡,但是响应达到预定值的速度稍慢。

直观看来,I与P的作用类似,这样就不难理解BF的滑块调节中将PI绑定在一起了。


  • D值与响应曲线关系

P和I保持不变,变化D生成的不同响应曲线,其中Kd即D数值相对于标准数值的倍数

上图中可以看出,D偏小会导致响应曲线的震荡,其中黑色表示D为标准值2倍时的响应曲线,该响应曲线仍然有超调,只是响应震荡变慢,红色表示D为标准值0.5倍时的响应曲线,震荡频率升高。

此外这个图是理想的测量无噪声情况下的响应曲线,实际中如果D过大会放大测量噪声导致机器诡异的震动和不正常的变热。所以PID的调节需要先消除装机过程中可能产生噪声的原因,并尽快确定一个不会引入额外震动等问题的D值再去调节P和I,形成理想的曲线。


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