Bagaimana kontrol PIV dilakukan?

Saya sedang mempertimbangkan bereksperimen dengan kontrol PIV daripada kontrol PID. Berlawanan dengan PID, kontrol PIV hanya memiliki sedikit penjelasan di internet dan literatur. Hampir ada satu sumber informasi yang menjelaskan metode ini, yang merupakan makalah teknis oleh Parker Motion .

Apa yang saya mengerti dari diagram metode kontrol (yang ada dalam domain Laplace) adalah bahwa output kontrol bermuara ke jumlah:

Kpp * (tidak terpisahkan dari kesalahan posisi)
-Kiv * (tidak terpisahkan dari kecepatan yang diukur)
-Kpv * (kecepatan terukur)

Apakah saya benar? Terima kasih.

control otherservos pid Ayberk Özgür
sumber

Saya belum pernah mendengar hal seperti itu dan, sejujurnya, akronimnya cukup aneh. Jika Anda berbicara tentang kontrol posisi, bukankah kecepatannya sama dengan turunan? Apa yang saya temukan menarik adalah bahwa integral dari kesalahan posisi tidak ada, jadi seolah-olah Anda memiliki pengendali PD dengan dua sumber informasi posisi (posisi yang diukur dan integral kecepatan). Bisakah Anda menautkan artikel sehingga kami dapat menjawab pertanyaan Anda?

georgebrindeiro

Kontrol PIV dijelaskan di sini: parkermotion.com/whitepages/ServoFundamentals.pdf

Ayberk Özgür

Ini pada dasarnya adalah bentuk pengendali bertingkat. Dijelaskan sedikit di sini: en.wikipedia.org/wiki/PID_controller#Cascade_control

Guy Sirton

Jawaban:

Menurut saya ada tiga perbedaan mendasar antara topologi PID klasik dan apa yang disebut topologi PIV yang disebutkan dalam buku putih:

Kecepatan yang diinginkan diasumsikan sebanding dengan kesalahan posisi, istilah mengatur ini. $K_p$
Gain integral integral berfungsi untuk menghapus kesalahan kondisi tunak dalam kecepatan, bukan posisi. Namun pada dasarnya itu adalah hal yang sama, karena item # 1. $K_i$
Estimasi kecepatan diumpankan langsung melalui jangka (bukan mempertimbangkan turunan dari kesalahan posisi). $K_v$

Dalam makalah mereka mengklaim bahwa keuntungan utama dari topologi ini adalah lebih mudah disetel.

Output dari controller terbentuk sebagai berikut:

$e_\theta=\theta^*-\theta\\ e_\omega = (K_pe_\theta-\hat{\omega})\\ \text{output} = \int K_ie_\omega dt - K_v\hat{\omega}$

Tentu saja, karena Anda mungkin akan memprogram ini, integral digantikan oleh variabel akumulator sebagai berikut:

$e_\theta=\theta^*-\theta\\ e_\omega = (K_pe_\theta-\hat{\omega})\\ \text{integral} = \text{integral} + K_ie_\omega \Delta t \\ \text{output} = \text{integral} - K_v\hat{\omega}$

georgebrindeiro
sumber

Diperkirakan kecepatan sudut

memiliki sendiri koefisien

yang tepat?

\hat{ω}

$\hat{\omega}$

K_{p v}

$K_{pv}$

Ayberk Özgür

Saya juga menduga bahwa PIV tidak terlalu berguna dalam praktek karena itu tidak populer.

Ayberk Özgür

Ya, Anda benar, saya lupa menambahkannya. Saya tidak tahu apakah masalahnya seberapa bermanfaat itu ... Itu tidak terlihat dalam literatur standar, meskipun itu dapat dibenarkan. Ini mungkin sesuatu yang dikembangkan secara internal karena sesuai dengan kebutuhan mereka, tetapi tidak jauh berbeda dengan PID.

georgebrindeiro

kami menggunakan PIV untuk mengatur roda pada sistem roda berkaki. Karena bentuk roda (tidak beraturan), posisinya penting. Namun, dalam situasi normal, Anda ingin mengatur kecepatan. PIV memperhitungkan dan menghasilkan hasil yang lebih baik daripada PID.

sylvain.joyeux

@ AyberkÖzgür Hampir semua sistem kontrol gerakan komersial menggunakan beberapa variasi pengontrol PID yang mengalir dengan beberapa kesamaan dengan ini. Misalnya Parker, Baldor, ACS, Copely, ACS, Delta-Tau ... Jenis gain proporsional ini hanya posisi loop atas loop kecepatan PI sangat umum tetapi vendor yang berbeda tentu memiliki variasi kecil mereka sendiri. Suatu sistem biasanya akan memiliki loop saat ini juga dan berbagai komponen umpan-maju. Memang benar bahwa di kalangan penggemar itu IMO kurang populer karena kinerja kurang dari perhatian vs kesederhanaan.

Guy Sirton

Loop PID dan loop PIV yang disebut dengan gain yang sama harus memiliki respons yang sama terhadap gangguan, jadi saya tidak yakin mengapa klaim bahwa respons gangguan lebih baik atau lebih buruk.

Seperti disebutkan, "tendangan" turunan akan lebih sedikit, yang bisa menjadi hal yang baik jika Anda memberikan input yang tajam.

Selain itu, mungkin ada beberapa manfaat karena masalahnya muncul dari saturasi integrator, tergantung pada bagaimana Anda menerapkan anti-windup Anda.

Y (s) = \frac{k_{f i} U (s) - k_{b i} X (s)}{s} + (k_{f p} U (s) - k_{b p} X (s)) + (k_{f d} U (s) - k_{b d} X (s)) s

$Y(s)=\frac{k_{fi}U(s) - k_{bi}X(s)}{s} + \left(k_{fp}U(s) - k_{bp}X(s)\right) + \left(k_{fd}U(s) - k_{bd}X(s)\right)s$ where

Y

$Y$ is the controller output,

U

$U$ is the system command and

X

$X$ is the controlled variable, while the various

k_{x x}

$k_{xx}$ are forward and backward integral, derivative, and proportional gains. In this scheme you tune the various feedback gains (

k_{b x}

$k_{bx}$ ) to get the loop (and hence disturbance) response that you want, and you tune the forward gains (

k_{f x}

$k_{fx}$ ) to improve the response to a command change, by whatever criteria you have for "better".

Setting all the forward and reverse gains equal gets you a plain ol' PID, while setting $k_{bp}=0$ and $k_{bd}=0$ gets you the so-called "PIV" controller.

TimWescott
sumber

Are you sure Tim? See here page 3-26 web.stanford.edu/class/archive/ee/ee392m/ee392m.1056/… which is essentially the same configuration... So you're saying this is equivalent to a "plain ol'" PID loop over position? At the very least you'd think what's inside the "velocity" estimator box matters. And if they're equivalent why does everyone seem to bother with cascading controllers for motion control?

Guy Sirton

In industry, this type of control is still generally referred to as PID control and I've seen many applications of it. It's main benefit stems from the fact that it removes the "derivative kick" caused by an abrupt change in set point and thus is useful for applications where set point tracking is most important (rather than fast disturbance rejection). See http://www.controlguru.com/wp/p76.html.

Image showing difference in derivative kick of PID and PIV http://controlguru.com/wp-content/uploads/2015/08/pidkickbig.jpg

ddevaz
sumber

FYI, the second link is broken...

daaxix