ПИД регуляция amr diff drive

Прекрасная статья о теоретических основах ПИД управления. Изложено просто. В качестве примера приводится мобильная платформа с дифференциальным приводом.

Один из примеров, приведенных в статье, чтобы читатель, сразу мог понять – стоит ли ему качать и читать приведенный ниже материал:

Проблемы П-регулятора. Увы, это – особенность пропорционального управления. Систематические ошибки (рассогласование) никуда не денутся. Действительно, суть П-управления заключается в том, что система однозначно определяет, каким должен быть 32 сигнал управления при определенном рассогласовании – ошибке, т.е. регулятор «знает» лишь то, как надо ему реагировать в текущий момент времени, не реагируя, вообще говоря, ни на что больше. Например, когда мы притормаживаем колесо, он, разумеется, пытается «исправить ситуацию»: ошибка возрастает, что приводит к увеличению управляющего воздействия. Однако при нашей чудовищной дискретности и грубости управления регулятор с малыми отклонениями уже не справляется. Причина тому, на самом деле, заключается в том, что зависимость между сигналом управления U и скоростью вращения совсем не линейна и наша функция y2u() должна выглядеть иначе. Суть этого можно объяснить так. Предположим, что на входе регулятора имеется некоторая ошибка err. П-регулятор отрабатывает ее и, исходя своего коэффициента Kp, а также особенностей преобразования выхода регулятора в управляющую величину, выдает управление U. Однако это значение по ряду причин (помехи, неучтенные факторы и т.п.) не совпадает с тем значением, которое должно быть (Uнеобх). Эта разность, т.е. ошибка управления U- Uнеобх является для регулятора неустранимой погрешностью.
Роль интегральной компоненты. Ситуацию значительно улучшает введение интегральной компоненты. Установив значение коэффициента интегрального звена Ki , скажем, в 0.2, мы получим уже достаточно адекватное управление. Дело в том, что в такой ситуации начнется накопление ошибки. В итоге управляющий сигнал может оказаться достаточно большим для того, чтобы скорость вращения даже при значительном притормаживании оставалась постоянной. Тем более, устраняются систематические ошибки, описанные выше. При этом, правда, могут возникнуть колебания в контуре управления, но это уже другой вопрос.
Дифференциальная компонента. При известной доле внимания можно заметить, как меняются параметры регулируемой величины при притормаживании колеса. Разумеется, если не полениться вывести эту величину куда-то вовне в виде, пригодном для построения графика, то все будет гораздо строже и красивее. Так или иначе, можно заметить колебания фактического значения скорости, причем иногда весьма значительные. И в этой ситуации будет полезно ввести ненулевой коэффициент для дифференциальной компоненты Kd

Карпов В.Э.

После прочтения данной статьи становится абсолютно понятным, как конфигурировать и применять PID ROS node