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狂暴战车直流电机转速闭环，pid调试过程

发布于 2019-08-01 10:32:43 浏览：4636 订阅该版

当我们给小车设定速度时，自然是希望它能够按照预设的速度运行，但因为外界阻力，显然轮子的转速会受到影响，达不到预设值或变的不稳定。
这个时候就需要闭环控制了，来使车轮的转速在受到一定的干扰时也能稳定在预设值上下。

谈到闭环控制算法，最经典的当然是PID了，rt-robot 中提供了PID的算法，其中有增量式PID和位置式PID，对于电机的控制，增量式PID更为合适。 在PID调试过程中， 观察波形是很有必要的。 可以显示波形的工具有很多， 在这里，我使用的是 ANO_TC匿名科创地面站， 它不仅可以图形化显示数据，而且还有调参接口，支持串口、UDP等通信方式。 ANO_TC 上位机有一套自己的协议，下位机（小车）需要实现这部分，才能够使用它。

![ano.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230411/a12be42c31ac6a641fe3f4c4da1d17d7.png.webp)

在与上位机通信对接完成后，就可以开搞了。调参过程中，增量式与位置式略有不同， 增量式先加大 Ki.

！：
所用电机不太好。同时因为IO口不够用，没能使用MCU定时器的编码器接口（硬件），只好用软件包中的提供的编码器接口（软件）。
测速稍有影响，明显的可以看到在相互干扰，所以在看以下调试过程中的波形时，不要太过苛刻啊。
![ab.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230411/fe91dae6fdd5359f040cf59d2b19102b.png)

以下是具体的调参过程，仅供参考 （ps：两驱小车，使用同一套PID参数）

1.0： 
首先设置KP=0，KD=0，KI=0.1。观察波形，可以看到稳定过慢，值太小
![0.1.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230411/26015355098fd3d0edfd4e33fdaa5bd6.png)

1.1：
保持Kp、Kd不变，设置Ki为1.0。观察波形，稳定加快。
![1.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230411/bedffdfa7ca76dca6989af63d83d544f.png)

1.2：
保持Kp、Kd不变， 设置Ki为2.0。观察波形，有振荡的趋势
![2.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230411/4c02af7b14efec964c673ad5a3a3b2a8.png)

1.3：
保持Kp、Kd不变，设置`Ki=4.0`。观察波形，振荡趋势更加明显
![4.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230411/6f18512d27ec9e67c5add7b82cef6e52.png)

1.4：
保持Kp、Kd不变，设置`Ki=8.0`。观察波形，在有规律的振幅渐小的振荡
![8.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230411/5ffc21373660a21d86a4e5ce80fce5fa.png)

1.5：
保持Kp、Kd不变，设置`Ki=16.0`。观察波形，来回大幅度振荡，此时Ki已经过大了

![16.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230411/fd38ac31992517f724755618524c109f.png.webp)

**经过 1 过程后，暂定Ki为8.0**

2.0：
设置`Kp=0.1、Ki=8.0、Kd=0.0`。观察波形，几乎没有什么影响
![0.1-8.0-0.0.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230411/02a936e3c01bc34dee66d6d263236e68.png)

2.1：
保持Ki、Kd不变，设置`Kp=1.0`。观察波形，变化不大

![1.0-8.0-0.0.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230411/d01863bc61a765a3c88625d046f869f5.png)

2.2：
保持Ki、Kd不变，设置`Kp=2.0`。观察波形，振荡有被消减
![2.0-8.0-0.0.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230420/460f3c2ea7b7196c8912a14e3d8a8ccb.png)

2.3：
保持Ki、Kd不变，设置`Kp=4.0`。观察波形，变化不大
![4.0-8.0-0.0.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230420/44313906da41de8c2192be5276315c8d.png)

2.4：
保持Ki、Kd不变，设置`Kp=8.0`。观察波形，振荡明显减弱
![8.0-8.0-0.0.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230420/3016409def133ccd128e01d89580d034.png)

2.5：
保持Ki、Kd不变，设置`Kp=16.0`。观察波形，新的振荡出现，此时Kp已经过大了
![16-8.0-0.0.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230420/21f50d04f03882e90d3e80ca7fe41695.png.webp)

**经过 2 过程后，暂定Kp为8.0**
3.0：
设置`Kp=8.0、Ki=8.0、Kd=0.1`。观察波形。看不出变化
![7.6-8.0-0.1.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230420/85a78e9f4b85c5813c418ae5e266ba0f.png)

3.1：
保持Kp、Ki不变，设置`Kd=1.0`。观察波形，超调幅度被消弱
![7.6-8.0-1.0.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230420/4002f5eb5dc91287b1129b9467964077.png)

3.2：
保持Kp、Ki不变，设置`Kd=2.0`。观察波形，无明显变化
![7.6-8.0-2.0.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230420/84f441267d0ffb145fae8f0280433ed8.png)

3.3：
`Kd=6.0`。观察波形，超调幅度继续消弱
![7.6-8.0-6.0.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230420/27e945d76da5e45de43b0d9de81b3542.png)

3.4 
`Kd=8.0`。观察波形，超调幅度无明显变化，且有要振荡的趋势
![7.8-8.0-8.0.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230420/d54d6c40c1840ba5fbac9df3a5831f4d.png)

3.5：
`Kd=16.0`。观察波形，大幅振荡，此时Kd已经过大了
![7.8-8.0-16.0.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230420/5cbb8d01e5a978146fee6f2e39273a55.png.webp)

经过 3 过程后，暂定Kd为8.0。
至此，已经得到了一套PID参数，之后就是基于这套参数，反复调节，寻找更优的参数。
PID的参数并不是彼此孤立的，并不是确定了一个参数后，就一直不变，对于调一个参数时需要改动其它参数的情况是很常见的。
以上只是方便展示，希望大家看过后，不要有误解。
上述过程只是为了大致确定参数的数量级和敏感度。

n：
最后选定的参数是：`Kp=6.6、Ki=6.5、Kd=7.6`。效果如下
![6.6-6.5-7.6.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20230420/574e206b51a5d92636a2e1f44eb2658b.png)