Come viene eseguito il controllo PIV?

Sto pensando di sperimentare il controllo PIV invece del controllo PID. Contrariamente al PID, il controllo PIV ha pochissime spiegazioni su Internet e sulla letteratura. C'è quasi un'unica fonte di informazioni che spiega il metodo, che è un articolo tecnico di Parker Motion .

Quello che ho capito dal diagramma del metodo di controllo (che si trova nel dominio Laplace) è che l'output del controllo si riduce alla somma di:

Kpp * (integrale dell'errore di posizione)
-Kiv * (integrale della velocità misurata)
-Kpv * (velocità misurata)

Ho ragione? Grazie.

control otherservos pid

— Ayberk Özgür
fonte

Non ne ho mai sentito parlare e, a dire il vero, l'acronimo è abbastanza strano. Se stai parlando del controllo di posizione, la velocità non sarebbe la stessa della derivata? Quello che trovo interessante è che l'integrale dell'errore di posizione non c'è, quindi è come se avessi un controller PD con due fonti di informazioni sulla posizione (posizione misurata e l'integrale della velocità). Potresti collegare l'articolo in modo che possiamo rispondere alla tua domanda?

— georgebrindeiro,

Il controllo PIV è spiegato qui: parkermotion.com/whitepages/ServoFundamentals.pdf

— Ayberk Özgür

Questa è fondamentalmente una forma di controller in cascata. Spiegato un po 'qui: en.wikipedia.org/wiki/PID_controller#Cascade_control

— Guy Sirton

Risposte:

Mi sembra che ci siano tre differenze fondamentali tra la topologia PID classica e la cosiddetta topologia PIV menzionata nel white paper:

Si presume che la velocità desiderata sia proporzionale all'errore di posizione, il termine regola questo. $K_p$
Il guadagno di errore integrale lavora per rimuovere gli errori di stato stazionario nella velocità, non nella posizione. Ciò è essenzialmente la stessa cosa, tuttavia, a causa dell'articolo n. 1. $K_i$
La stima della velocità viene fornita direttamente attraverso il termine (invece di considerare la derivata dell'errore di posizione). $K_v$

Nel documento affermano che il vantaggio principale di questa topologia è che è più facile da sintonizzare.

L'output del controller è formato come segue:

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

Naturalmente, poiché probabilmente lo programmerai, l'integrale viene sostituito da una variabile dell'accumulatore come segue:

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

— georgebrindeiro
fonte

La velocità angolare stimata

ha il proprio coefficiente

giusto?

\hat{ω}

$\hat{\omega}$

K_{p v}

$K_{pv}$

— Ayberk Özgür

Immagino anche che il PIV non sia molto utile in pratica, quindi non popolare.

— Ayberk Özgür

Sì, hai ragione, ho dimenticato di aggiungerlo. Non so se il problema sia quanto sia utile ... Non è visto nella letteratura standard, sebbene sia giustificabile. Probabilmente è qualcosa che è stato sviluppato internamente perché si adattava alle loro esigenze, ma non è poi così diverso dal PID.

— georgebrindeiro

stiamo usando PIV per regolare una ruota su un sistema a ruota con gambe. A causa della forma (irregolare) della ruota, la posizione è importante. Tuttavia, in situazioni normali, si desidera regolare la velocità. PIV stava prendendo in considerazione entrambi e produce risultati migliori rispetto a PID.

— sylvain.joyeux,

@ AyberkÖzgür Praticamente tutti i sistemi commerciali di controllo del movimento utilizzano alcune varianti dei controller PID a cascata con una certa somiglianza con questo. Ad esempio Parker, Baldor, ACS, Copely, ACS, Delta-Tau ... Questo tipo di guadagno proporzionale solo in loop di posizione su un loop di velocità PI è molto comune, ma diversi fornitori hanno certamente le loro lievi variazioni. Un sistema di solito avrà anche un loop di corrente e vari componenti feed-forward. È vero che nei circoli hobbistici è meno popolare l'IMO perché le prestazioni sono meno preoccupanti rispetto alla semplicità.

— Guy Sirton,

Un loop PID e un cosiddetto loop PIV con uguali guadagni dovrebbero avere la stessa risposta a un disturbo, quindi non sono sicuro del perché l'affermazione che la risposta al disturbo sia migliore o peggiore.

Come accennato, il "calcio" della derivata sarà inferiore, il che può essere una buona cosa se si danno input nitidi.

Inoltre, ci possono essere alcuni vantaggi poiché la cosa viene fuori dalla saturazione dell'integratore, a seconda di come si implementa l'anti-windup.

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

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

Y

$Y$

U

$U$

X

$X$

k_{x x}

$k_{xx}$

k_{b x}

$k_{bx}$

k_{f x}

$k_{fx}$

$k_{bp}=0$ $k_{bd}=0$

— TimWescott
fonte

Sei sicuro Tim? Vedi qui pagina 3-26 web.stanford.edu/class/archive/ee/ee392m/ee392m.1056/… che è essenzialmente la stessa configurazione ... Quindi stai dicendo che questo equivale a un PID "semplice" posizione loop over? Per lo meno, penseresti che sia importante ciò che è all'interno del riquadro dello stimatore "velocità". E se sono equivalenti, perché tutti sembrano preoccuparsi dei controller a cascata per il controllo del movimento?

— Guy Sirton

Nell'industria, questo tipo di controllo è ancora generalmente indicato come controllo PID e ne ho viste molte applicazioni. Il vantaggio principale deriva dal fatto che rimuove il "calcio derivato" causato da una brusca modifica del set point ed è quindi utile per le applicazioni in cui il rilevamento del set point è più importante (piuttosto che un rapido rifiuto del disturbo). Vedi http://www.controlguru.com/wp/p76.html .

Immagine che mostra la differenza nel calcio derivato di PID e PIV http://controlguru.com/wp-content/uploads/2015/08/pidkickbig.jpg

— ddevaz
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Cordiali saluti, il secondo collegamento è rotto ...

— daaxix,