PID参数采样周期选择

描述

在学习 PID 算法的参数整定的时候,每一个系统的 PID系数是不通用的,在不同的系统中运用同样的 PID系数,其最终所体现的效果可能是相差可能甚远的,所以我们需要根据实际的系统进行 PID 的参数整定(调参)。

电机转速

采样周期选择

采样周期指的是 PID控制中实际值的采样时间间隔,其越短,效果越趋于连续,但对硬件资源的占用也越高。在实际的应用中,我们可以使用理论或者经验方法来确定采样周期:

① 理论方法:香农采样定理。

这个定理可以用来确定采样周期可选择的最大值,当采样周期超出了这个最大的允许范围,我们所得到的信号就会失真,也就无法较好地还原信号了。

香农采样定理的具体原理我们不展开介绍,感兴趣的朋友可以去查找相关的资料,我们这里重点关注经验方法。

② 经验方法:根据控制对象突变能力选择。

假设电机当前转速为 20RPM,我们需要提高它的转速到 30RPM,此电机的转速在 1s 之内最大可以突变 10RPM,如果我们每 1ms采集一次电机转速,那么每一次采集到的速度变化量最大为 10RPM / 1000 =0.01RPM。

很明显,此时最大的变化量远远小于当前的速度,对我们的 PID控制效果并没有明显的提升,但是却占用了很多的硬件资源,因此,我们需要根据控制对象的突变能力来选择采样周期。

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