CN106338912A - 一种基于arm的舵系统pid控制参数快速整定方法 - Google Patents
一种基于arm的舵系统pid控制参数快速整定方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106338912A CN106338912A CN201610954826.0A CN201610954826A CN106338912A CN 106338912 A CN106338912 A CN 106338912A CN 201610954826 A CN201610954826 A CN 201610954826A CN 106338912 A CN106338912 A CN 106338912A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pid
- controller
- position information
- arm
- cycle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 12
- 230000003321 amplification Effects 0.000 abstract description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 abstract 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000009514 concussion Effects 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B11/00—Automatic controllers
- G05B11/01—Automatic controllers electric
- G05B11/36—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential
- G05B11/42—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential for obtaining a characteristic which is both proportional and time-dependent, e.g. P. I., P. I. D.
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于ARM的舵系统PID控制参数快速整定方法,采用ARM处理器作为控制芯片,利用其支持硬件浮点运算来加载PID算法,通过SPI总线来采集舵系统位置信息,串口中断来接收目标位置信息,定时中断形成系统控制周期;PID控制的参数中,其中Kp=0.6Km、Ti=4w/∏及Td=w/∏。本发明能够实现对PID控制器三大参数(比例放大系数Kp、积分时间Ti和微分时间Td)快速整定,缩短了研发周期,提高了工作效率,而且不用反复调试PID参数,保护了舵系统因调试而导致的破坏。
Description
技术领域
本发明属于舵系统控制技术领域,具体涉及一种基于ARM的舵系统PID控制参数快速整定方法。
背景技术
数字PID控制算法在舵系统中决定着舵系统控制的性能,位置式基本PID控制器的理想算式如下:
式中:u(t)表示控制器的输出;
e(t)表示控制器的输入(设定值与被控量之差);
Kp表示控制器的比例放大系数;
Ti表示控制器的积分时间;
Td表示控制器的微分时间。
舵系统控制性能的提高主要取决于对比例放大系数Kp、积分时间Ti和微分时间Td的参数整定,传统的参数整定方法需要对三个参数逐一调整,对于很多被控系统而言,有可能一些控制系统现实条件不允许对三大参数逐一调整,甚至可能在调试过程中破坏被控系统,加之费时费力,延误研发周期,因此快速整定PID三大参数对于系统十分必要。
发明内容
本发明解决了现有技术的不足,提供一种基于ARM的舵系统PID控制参数快速整定方法,能够实现对PID控制器三大参数(比例放大系数Kp、积分时间Ti和微分时间Td)快速整定。
本发明所采用的技术方案是:一种基于ARM的舵系统PID控制参数快速整定方法,采用ARM处理器作为控制芯片,利用其支持硬件浮点运算来加载PID算法,通过SPI总线来采集舵系统位置信息,串口中断来接收目标位置信息,定时中断形成系统控制周期;
PID控制器的理想算式如下:
式中:u(t)为控制器的输出;
e(t)为控制器的输入;
Kp为控制器的比例放大系数;
Td为控制器的积分时间;
Td为控制器的微分时间;
其中:Kp=0.6Km;
Ti=4w/∏
Td=w/∏
式中:Km为比例控制系数;
W为振荡周期。
具体包括以下步骤:
步骤一、通过ARM处理器的SPI总线采集获得位置信息,并对位置信息进行滤波获取准确的实际位置信息;
步骤二、通过ARM处理器的串口中断接收目标信息;
步骤三、对实际位置信息与目标位置信息求差作为PID控制的e(t);
步骤四、将PID控制的积分项与微分项参数均设置为0,比例参数Kp从小到大依次递增,直至系统出现周期振荡,记录此时的比例系数Km和振荡周期w;
步骤五、通过比例系数Km与振荡周期w计算出Kp、Ti及Td;
步骤六、通过Kp、Ti及Td计算出u(t)。
相较于现有技术,本发明具有的有益效果:可以快速高效地确定PID控制的参数,缩短了研发周期,提高了工作效率,而且不用反复调试PID参数,保护了舵系统因调试而导致的破坏。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
一种基于ARM的舵系统PID控制参数快速整定方法,采用ARM处理器作为控制芯片,利用其支持硬件浮点运算来加载PID算法,通过SPI总线来采集舵系统位置信息,串口中断来接收目标位置信息,定时中断形成系统控制周期;
PID控制器的理想算式如下:
式中:u(t)为控制器的输出;
e(t)为控制器的输入;
Kp为控制器的比例放大系数;
Td为控制器的积分时间;
Td为控制器的微分时间;
其中:Kp=0.6Km;
Ti=4w/∏
Td=w/∏
式中:Km为比例控制系数;
W为振荡周期。
具体包括以下步骤:
步骤一、通过ARM处理器的SPI总线采集获得位置信息,并对位置信息进行滤波获取准确的实际位置信息;
步骤二、通过ARM处理器的串口中断接收目标信息;
步骤三、对实际位置信息与目标位置信息求差作为PID控制的e(t);
步骤四、将PID控制的积分项与微分项参数均设置为0,比例参数Kp从小到大依次递增,直至系统出现周期振荡,记录此时的比例系数Km和振荡周期w;
步骤五、通过比例系数Km与振荡周期w计算出Kp、Ti及Td;
步骤六、通过Kp、Ti及Td计算出u(t)。
需要说明的是,
本发明采用的主控芯片是ST公司出品的stm32f303vct6芯片,该芯片基于ARMCortex-M4内核,主频72MHZ,支持硬件浮点运算,大大提高了运算速度,对于搭载PID算法十分合适,拥有AD、DA、定时器、串口、SPI、I2C等诸多外设,满足舵系统控制的所有功能。舵系统工作时,位置信息通过ARM处理器的SPI总线采集获得,将采集获得的位置信息进行滤波以获取准确可靠的位置,舵系统的目标信息通过ARM处理器的串口中断接收而来,将实际位置信息与目标位置信息求差作为PID控制的e(t),所有e(t)的累加和作为积分项,相邻两次的e(t)之差作为微分项,调试时先只让比例项发挥作用,积分微分参数均设置为0,将比例参数Kp从小到大依次递增,直至系统出现周期震荡,记录此时的比例系数Km和震荡周期w,将此带入第二组公式中即可获得Kp、Ti、Td三大参数的值,按照第一组公式进行计算获得u(t),根据计算出的u(t)线性控制PWM的占空比,用于控制舵系统按照目标角度以PWM占空比的速度靠近,形成数字式闭环控制回路。
该舵系统控制参数整定方法已成功应用于工程实践中,跟踪20°阶跃信号的超调只有1%,反应时间不到50ms;跟踪幅值为1°频率为15HZ的正弦波相移只有49°,控制性能良好。
上述实施例,只是本发明的较佳实施例,并非用来限制本发明的实施范围,故凡以本发明权利要求所述内容所做的等同变化,均应包括在本发明权利要求范围之内。
Claims (2)
1.一种基于ARM的舵系统PID控制参数快速整定方法,采用ARM处理器作为控制芯片,利用其支持硬件浮点运算来加载PID算法,通过SPI总线来采集舵系统位置信息,串口中断来接收目标位置信息,定时中断形成系统控制周期;
PID控制器的理想算式如下:
式中:u(t)为控制器的输出;
e(t)为控制器的输入;
Kp为控制器的比例放大系数;
Td为控制器的积分时间;
Td为控制器的微分时间;
其中:Kp=0.6Km;
Ti=4w/∏
Td=w/∏
式中:Km为比例控制系数;
W为振荡周期。
2.一种基于ARM的舵系统PID控制参数快速整定方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一、通过ARM处理器的SPI总线采集获得位置信息,并对位置信息进行滤波获取准确的实际位置信息;
步骤二、通过ARM处理器的串口中断接收目标信息。
步骤三、对实际位置信息与目标位置信息求差作为PID控制的e(t);
步骤四、将PID控制的积分项与微分项参数均设置为0,比例参数Kp从小到大依次递增,直至系统出现周期振荡,记录此时的比例系数Km和振荡周期w;
步骤五、通过比例系数Km与振荡周期w计算出Kp、Ti及Td;
步骤六、通过Kp、Ti及Td计算出u(t)。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610954826.0A CN106338912A (zh) | 2016-10-27 | 2016-10-27 | 一种基于arm的舵系统pid控制参数快速整定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610954826.0A CN106338912A (zh) | 2016-10-27 | 2016-10-27 | 一种基于arm的舵系统pid控制参数快速整定方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106338912A true CN106338912A (zh) | 2017-01-18 |
Family
ID=57841661
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610954826.0A Pending CN106338912A (zh) | 2016-10-27 | 2016-10-27 | 一种基于arm的舵系统pid控制参数快速整定方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106338912A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109655049A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-04-19 | 陕西航天时代导航设备有限公司 | 一种高精度提取杯形陀螺振动幅度的方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1742124A1 (en) * | 2005-06-27 | 2007-01-10 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Servo controller comprising two integrators for reducing phase delay |
US20080116834A1 (en) * | 2006-11-17 | 2008-05-22 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Methods and Apparatus for an Active Front Steering Actuator |
CN102622001A (zh) * | 2012-02-17 | 2012-08-01 | 哈尔滨建成集团有限公司 | 一种用于电动舵机的变参数pid控制电路及控制方法 |
CN102819220A (zh) * | 2012-07-24 | 2012-12-12 | 华中科技大学 | 船舶自动舵自适应控制方法 |
CN202995352U (zh) * | 2012-12-28 | 2013-06-12 | 四川诚邦测控技术有限公司 | 基于32位arm微控制器的发动机测试仪 |
CN104426448A (zh) * | 2013-08-21 | 2015-03-18 | 广东美的制冷设备有限公司 | 用于压缩机的控制参数自整定方法 |
-
2016
- 2016-10-27 CN CN201610954826.0A patent/CN106338912A/zh active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1742124A1 (en) * | 2005-06-27 | 2007-01-10 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Servo controller comprising two integrators for reducing phase delay |
US20080116834A1 (en) * | 2006-11-17 | 2008-05-22 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Methods and Apparatus for an Active Front Steering Actuator |
CN102622001A (zh) * | 2012-02-17 | 2012-08-01 | 哈尔滨建成集团有限公司 | 一种用于电动舵机的变参数pid控制电路及控制方法 |
CN102819220A (zh) * | 2012-07-24 | 2012-12-12 | 华中科技大学 | 船舶自动舵自适应控制方法 |
CN202995352U (zh) * | 2012-12-28 | 2013-06-12 | 四川诚邦测控技术有限公司 | 基于32位arm微控制器的发动机测试仪 |
CN104426448A (zh) * | 2013-08-21 | 2015-03-18 | 广东美的制冷设备有限公司 | 用于压缩机的控制参数自整定方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
徐永旺: "无人机自动驾驶仪设计及控制方法研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 * |
汪晋宽 等: "《自动控制系统工程设计》", 30 September 2006, 北京邮电大学出版社 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109655049A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-04-19 | 陕西航天时代导航设备有限公司 | 一种高精度提取杯形陀螺振动幅度的方法 |
CN109655049B (zh) * | 2018-12-21 | 2022-05-17 | 陕西航天时代导航设备有限公司 | 一种高精度提取杯形陀螺振动幅值的方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104122531B (zh) | 自适应处理雷达天线位置振荡的方法 | |
Stobart et al. | Uncertainty and disturbance estimator–based control for uncertain LTI-SISO systems with state delays | |
CN103207568B (zh) | 一种抗舵机饱和的船舶航向自适应控制方法 | |
CN102736636B (zh) | 跟踪系统中基于角度信息的前馈控制方法 | |
CN103116281B (zh) | 轴向混合磁轴承无模型自适应控制系统及其控制方法 | |
CN103092135B (zh) | 具备不灵敏带处理部的电动机的控制装置 | |
CN104570730A (zh) | 一种改进的自抗扰控制方法 | |
CN104199301A (zh) | 基于改进型自抗扰控制器的直线电机轨迹跟踪装置及方法 | |
Lin | Retracted article: nonlinear backstepping control design of LSM drive system using adaptive modified recurrent Laguerre orthogonal polynomial neural network | |
CN100399218C (zh) | 一种快速响应的磁悬浮控制力矩陀螺框架伺服控制系统 | |
CN104821758A (zh) | 一种电动伺服系统及其控制算法 | |
CN106338912A (zh) | 一种基于arm的舵系统pid控制参数快速整定方法 | |
CN105466456A (zh) | 动中通天线稳定陀螺动态消除零点漂移的方法 | |
Qiao et al. | The sliding mode controller with improved reaching law for harvesting robots | |
CN107919668B (zh) | 一种有源电力滤波器及其控制方法 | |
Wu et al. | An adaptive filter-based equivalent-input-disturbance approach for networked control systems with measurement noise | |
CN205427466U (zh) | 直线电机精密轨迹跟踪装置 | |
Pai | Closed-loop input shaping control of vibration in flexible structures via adaptive sliding mode control | |
CN103616848B (zh) | 改善速度前馈的自适应滤波器的滤波方法和系统 | |
CN102790584A (zh) | 一种伺服驱动系统及其速度环参数整定系统 | |
Shakibjoo et al. | 2-DOF PID with reset controller for 4-DOF robot arm manipulator | |
CN205430117U (zh) | 直线电机点到点定位装置 | |
CN105242543A (zh) | 一种随动系统的继电自整定方法 | |
Ding et al. | Proxy-based sliding mode stabilization of a class of second-order nonlinear system | |
CN110611470B (zh) | 一种速度伺服系统的控制方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170118 |
|
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |