Bộ điều khiển PID

[falleaf]

Các tài liệu này đã đựơc chuyển về tailieuvietnam

Chúc vui

[hampic]

Nguyên văn bởi falleaf

Các tài liệu này đã đựơc chuyển về tailieuvietnam

Chúc vui

Bác F cho cái link bên này đi, đc ko? Hiện giờ e chỉ có acc bên này thôi, mà tạo acc bên kia nữa thì ko có thời gian vào, nếu gom về một chổ thì anh em dể dàng thuận tiện down hơn. Cảm ơn.

[candykitty]

Theo ý kiến của mình, điều khiển PID là dạng phổ biến nhất hiện nạy, trên thực tế, các hệ điều khiển chỉ dùng PI là nhiều, hiếm khi đưa thêm khâu D vào. Còn về việc xác định các thông số đối tượng điều khiển, viết hàm truyền và tính các hệ số P,I của bộ điều khiển là việc không tưởng, không ai làm như vậy được vì vừa mất thời gian, vùa kg khả thi đối với các hệ điều khiển phức tạp. Người ta dùng phép thử "trial and error".

[falleaf]

Không hẳn như vậy bạn ạ.

Có rất nhiều phương pháp để xác định được hàm truyền, hoặc ước lượng được hàm truyền.

Ngoài ra, trong cuốn sách mà anh Phong cung cấp, báo cáo về phương pháp chọn hệ số PID cho 20 mô hình toán đã có nói rõ. Bạn xem phần thực hành >> tìm ngừơi thực hiện bộ điều khiển PID >> download trên tailieuvietnam.net...

Ngoài ra, trong phần này, mình sẽ gửi một bài báo mà em Hiếu, admin trang Khoa học và tuổi trẻ thực hiện (em Hiếu có lần gửi báo cáo cho mình, và gửi bài báo tham khảo khá hay cho một mô hình đơn giản). Báo cáo của em Hiếu thì mình đánh giá là chưa đạt, nên không cung cấp lên đây, vì em còn một số điểm chưa nắm rõ khi viết báo cáo (cách nay 1 năm rồi).

Như vậy, như mình nói trong phần thực hành, đó là cảm nhận, chứ không phải thử và sai. Phương pháp thử và sai chính là cái mà mình nói là cảm nhận ở đây, nhưng chúng ta không thể dùng nó mà không có định hướng. Thầy Nguyễn Phùng Quang có lần email trả lời mình là nếu không xác định được mô hình, hoặc ước lượng mô hình tốt, thì sẽ dẫn tới việc mất phương hướng điều khiển. Hay diễn giải ra, thì khi các bạn thử và sai, sẽ có thể xảy ra trường hợp các bạn đi đến chỗ càng thử càng sai và không biết được nên thử như thế nào nữa.

Cũng giống như chúng ta nói về GA. Có những khi chúng ta rơi vào một điểm cực tiểu địa phương, nếu dùng thử và sai, mà không có cái nhìn toàn cục, thì sẽ dẫn tới giai đoạn chúng ta không thể thoát ra khỏi điểm cực tiểu địa phương đó được.

Vậy thì PID cũng vậy, có thể đến một giai đoạn các bạn thử và sai không tìm được kết quả điều khiển nào tốt hơn, nhưng nhìn một cách tổng quát, nó không bao giờ như mong muốn.

Cũng là thử và sai, nhưng F khuyên các bạn không áp dụng thử và sai, mà dùng thử và sai để có được cảm nhận, và cái nhìn. Sau đó, hãy tìm hiểu thêm về các mô hình toán. Khi nhìn vào một đối tượng điều khiển, dự đoán mô hình toán của nó, phác thảo, khảo sát một số tham số cần thiết, ước lượng, tìm bộ điều khiển... >> Đó là phương pháp thử và sai "một cách khoa học".

Cũng đơn giản như bài toán cắm điện trở vào động cơ để cho hai động cơ chạy đồng tốc. Tại sao người ra nghĩ ra cách này? Cũng là từ mô hình động cơ, chứ không phải là từ cái chuyện "thử và sai".

Chúc vui

[Mecha]

Nguyên văn bởi candykitty

Theo ý kiến của mình, điều khiển PID là dạng phổ biến nhất hiện nạy, trên thực tế, các hệ điều khiển chỉ dùng PI là nhiều, hiếm khi đưa thêm khâu D vào. Còn về việc xác định các thông số đối tượng điều khiển, viết hàm truyền và tính các hệ số P,I của bộ điều khiển là việc không tưởng, không ai làm như vậy được vì vừa mất thời gian, vùa kg khả thi đối với các hệ điều khiển phức tạp. Người ta dùng phép thử "trial and error".

Chức năng các thành phần trong bộ điều khiển PID:
- Thành phần P: cung cấp giải thông (bandwidth) mong muốn.
- Thành phần I: cung cấp hệ số khuếch đại bổ xung trong vùng tần số thấp để khử các nhiễu tần số thấp.
- Thành phần D: giữ vai trò chính trong ổn định hệ thống. Thành phần D phát huy vai trò trong vùng tần số cao.

Tóm lại, trong vùng tần số thấp thi I thực hiện vai trò của nó, trong vùng bandwidth thi P thực hiện nhiệm vụ của nó, còn lại vùng tần số cao thì D lo nốt. Trong vùng tần số thấp (nhỏ hơn bandwidth), hệ số Ki tiến đến vô cùng hoặc có giá trị rất lớn. Trong vùng tần số cao (lớn hơn bandwidth), hệ số Kd tiến đến vô cùng hoặc có giá trị rất lớn. Vì vậy tại bất kỳ điểm tần số nào, tín hiệu ra của PID cũng đạt một giá trị lớn để đảm bảo có thể triệt tiêu được sai lệch, nhưng nếu lớn quá sẽ gây ra hệ thống mất ổn định.

Trong các hệ thống Cơ điện tử, PD được sử dụng chủ yếu.

[candykitty]

Tất nhiên mình kg nói rằng xác định các thông số của bộ PI bằng cách "mò" bạn ạ, tất nhiên bạn phải có kinh nghiệm khi nhìn vào đáp ứng để điều chỉnh tới giá trị tối ưu. Tất nhiên trước khi thực hiện việc điều chỉnh, người ta phải bảo đảm rằng mô hình tổng quát là hội tụ.

[candykitty]

Mình hiểu theo cách nghĩ của bạn:
P:Khâu tỷ lệ Proportion
D:Khâu vi phân Differential
I:Khâu tích phân Integration
Theo bạn, trong các hệ thống cơ điện tử, dùng PD là chủ yếu?
Theo mình, trong các hệ thống điều khiển (cụ thể là điều khiển động cơ điện), mình thấy chỉ dùng PI là chủ yếu.

[Mecha]

Trong motion control:
- Vòng điều khiển dòng điện thường dùng PI
- Vòng điều khiển tốc độ thường dùng P hoặc PI
- Vòng điều khiển vị trí thường dùng PD cho trường hợp điều khiển bám và PID cho trường hợp điều khiển chuyển động lặp đi lặp lại (như chuyển động của cái slide trong máy in ý). Vì vậy, đã dính đến điều khiển vị trí thì chắc chắn phải có thành phần D.

[candykitty]

Nguyên văn bởi Mecha

Trong motion control:
- Vòng điều khiển dòng điện thường dùng PI
- Vòng điều khiển tốc độ thường dùng P hoặc PI
- Vòng điều khiển vị trí thường dùng PD cho trường hợp điều khiển bám và PID cho trường hợp điều khiển chuyển động lặp đi lặp lại (như chuyển động của cái slide trong máy in ý). Vì vậy, đã dính đến điều khiển vị trí thì chắc chắn phải có thành phần D.

Đúng rồi bạn, nhưng xin bổ xung thêm (một cách cụ thể hơn), điều khiển dòng và tốc độ thường chỉ dùng PI điể điều khiển. Mình đã từng thêm khâu D vào, nhưng thực tế kg nầng chất lượng điều khiển lên bao nhiêu, nhưng lại làm hệ thống phức tạp hơn.

Về điều khiển vị trí, đúng là phải dùng tới khâu D!

[Mecha]

Nguyên văn bởi candykitty

Đúng rồi bạn, nhưng xin bổ xung thêm (một cách cụ thể hơn), điều khiển dòng và tốc độ thường chỉ dùng PI điể điều khiển. Mình đã từng thêm khâu D vào, nhưng thực tế kg nầng chất lượng điều khiển lên bao nhiêu, nhưng lại làm hệ thống phức tạp hơn.

Về điều khiển vị trí, đúng là phải dùng tới khâu D!

Trong phần điều khiển của máy CNC, mình thấy điều khiển dòng và tốc độ họ dùng PI, nhưng điều khiển vị trí họ chỉ dùng có khâu P thôi. Mình chỉ nhìn được sơ đồ khối bên ngoài nên không biết rõ khâu D họ làm thế nào. "Know-how" mà

[Mecha]

Còn đây là cái mô hình:

[linhnc308]

bác dùng invertor và servo driver thì ngon rồi, vấn đề bây h là muốn dùng PIC. Vấn đề của bạn thieuhuy ko phải là kô giải quyết đc. Năm ngoái tối cũng đã làm qua vềbook DK PID cho PIC. Dựa vào viêc thay đổi các tham số P, I, D thì đồ thị đáp ứng về cơ bản thay đổi tốt theo đúng luật DK, tuy nhiên vi mất khoang thời gian truyền thông lên PC nên tốc độ đáp ứng và bám theo setpoint tạm chấp nhận đc. Với lại PIC hồi đó mình dùng 876, đọc Encoder 400 xung mềm nên việc đáp ứng chậm chưa đạt chính xác cao có thể là do nguyên nhân đó, sau chuyển qua DsPIC và PIC18 thấy khả quan hơn.

Mình vì học DTVT nên nhiều vấn đề về DKTD còn beginer lắm, chỉ làm dc đến vậy. Thuật toán đk ta thực hiên trên chip, còn việc truyền tham số lên PC để vẽ đồ thị đáp ứng ko khó đâu, mình dung RS232 và VB6 vẽ dạng đồ thị khá tốt.
BT với bộ đk P thì ta chỉ cần đơn giản thực hiện phép toán sau.

1. error = |setpoint - currentpoint|
2. set_pwm_value(error*Kp);
... như vậy cũng đã tạm ổn. Cao hơn nữa ta thêm các hệ số Kp,Ki,Kd vào để sao cho bài toán tìm ra PWM value đạt giá trị sát với giá trị thực nhất. Tốc độ lấy mẫu từ encoder cũng cần phải nhanh (Dùng encoder cứng QEI sẽ làm tốt việc này vì số xung sẽ chính xác) từ đó ta đưa vào ĐK, khi đó sẽ đạt dc độ ổn định nhanh nhất.
Về Driver mình vẫn mới chỉ làm với DC Motor, còn AC Motor thì vẫn chưa làm đc. Cái này quan trọng vì trong công nghiệp đều đùng AC 1 pha và 3 pha.

Chúc thành công.

[falleaf]

Hic, không có cái quả trị tuyệt đối đâu, nếu trị tuyệt đối thì nó mất ổn định ngay, vì lúc nào nó cũng tăng vù vù, càng tăng lố nó lại càng tăng PWM. Thế nào chạy một lúc rồi nó cũng chạy tới PWM = 100% mà không bao giờ giảm lại được. Thế là toi roài....

[linhnc308]

Nguyên văn bởi falleaf

Hic, không có cái quả trị tuyệt đối đâu, nếu trị tuyệt đối thì nó mất ổn định ngay, vì lúc nào nó cũng tăng vù vù, càng tăng lố nó lại càng tăng PWM. Thế nào chạy một lúc rồi nó cũng chạy tới PWM = 100% mà không bao giờ giảm lại được. Thế là toi roài....

Hic hic, e biet là thế nào đại ca cũng sẽ có bài . Đúng là ko có j qua mắt được đại ca, đặc biệt vấn đề liên quan đến điều khiển tự động. E tuy không đc học chính ngạch về dk nhưng khi tìm hiểu để làm thì thấy quả thật rất hay.
Quay lại với bài viết trước của e, đúng như a F nói, không có cái trị tuyệt đối đâu. Nếu bạn nào có làm theo rùi mà báo error hay bị cháy cái j thì cho tại hạ một lời xin lỗi. Cụ thể của thuật toán đó là như sau:

1. if (setpoint > currentpoint)
{
error = setpoint - currentpoint;
new = old + error*Kp;
set_pwm_value(new);
old = new;
}
else
{
error = currentpoint - setpoint;
new = old - error*Kp;
set_pwm_value(new);
old = new;
}
Thuật toán trên chỉ là dạng đơn giản, đúng với một mức độ nào đó. Còn thực tế đk còn nhiều vấn đề ví như quá dòng, quá áp, quá tải ta cũng cần đưa ra xử lý phù hợp.
Với bài toán đk DC motor, mục tiêu là đạt đếm giá trị setpoint nhanh nhất có thể, do đó ta cần tính toán các tham số Kp,Kd,Ki để có đc giá trị phù hợp.

Mấy lời của dân nghiệp dư, có j sai các đại ca, a F và a Nam chỉ giáo, phương châm của e là học cái hay, cái giỏi từ mọi người.

[falleaf]

Công thức đó họ viết theo dạng nhân Kp ra bên ngoài, chỉ là cách viết khác nhau thôi, còn lại thì giống nhau mà.

Chúc vui