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PID控制学习笔记之四—位置式PID
在本例中，位置式PID以目标位置与实际位置的偏差为输入 ，输出电机的目标速度。其主要功能是控制电机以合适速度到达目标位置 。请注意 ，此处的算法实现形式是最基本的，未考虑死区问题 ，也未设定上下限 。在本例的云台控制中 ，位置环的输出成为速度环的输入，这种两个PID控制器串联的控制方式称为串级PID。
位置式=增量式的积分 。位置式PID与过去输出状态量都有关；增量式PID只与现在和过去两个状态（即一共三个状态量）有关 。执行器自带积分是指执行器输入为0时 ，执行器控制量输出是否能回到原位置（即是否有记忆性）。
位置式PID：在PID控制算法中 ，位置式PID根据当前的误差值，计算出一个总输出量，用来直接控制执行机构 。公式如下：[公式]通过这个总输出量 ，执行机构将按照预期目标进行调整 。简单理解 ，位置式PID每次计算得出的目标值是目标点，如一辆车要前进10米 ，首次计算出3米 ，则表示车已前进至3米位置。
深入理解位置式PID：公式拆解与实践应用 PID算法，由比例(P) ，积分(I) ，微分(D)三个核心组件构成，是一种精密的控制机制。比例系数（Kp）直接决定了系统响应的灵敏度 ，而积分时间(Ti)则起到了修正误差 、消除静态偏差的作用 。微分系数(Td)则如一双敏锐的眼睛 ，实时调整，防止系统过度震荡 。
PID结构体 位置式PID结构体比增量式PID结构体多了一个SumError成员 ，用于记录当前量与目标值的累积误差 ，位置式PID是不需要PrevError成员的。LocPIDCalc函数 上述函数是位置式PID算法实现方法 。首先求出目标值与当前量的偏差保存在iError变量中，这个偏差量将作为位置式PID运算的比例项因子 。
计算方式不同 、应用对象不同。根据查询中国光明网显示，计算方式不同 。增量式PID不需要做累加 ，控制量增量的确定仅与最近几次偏差采样值有关；位置式PID需要用到过去偏差的累加值 。应用对象不同。
永磁同步电机矢量控制(九)——三闭环位置控制系统
1、三闭环控制系统是在双闭环控制（速度环和电流环）基础上 ，增设一个位置外环，其主要功能在于精准定位电机位置 ，确保电机准确跟随给定位置 。与双闭环系统相比 ，三闭环主要解决电机定位问题，而非速度问题 。
2 、永磁同步电机三闭环位置矢量控制详解本文主要探讨的是永磁同步电机的控制策略升级——从双闭环转向三闭环 ，以实现更精确的位置控制。三闭环控制在原有的转速控制基础上 ，增加了位置环，旨在确保电机精确地到达预设位置 ，而非仅关注速度变化 。在双闭环的矢量控制中 ，目标是通过控制定子电流改善电机性能 。
3 、永磁电机原理是利用永磁体生成电机的磁场，通过转子与定子的相对运动 ，实现电能与机械能的转换。
4、一套专注于永磁同步电机(PMSM)和BLDC电机矢量控制的软件教程旨在帮助初学者深入了解FOC算法。教程不仅介绍了理论知识 ，还提供了一个模块化设计的驱控板方案，支持ABZ编码器、BLDC方波 、霍尔FOC和无感FOC控制，适合不同电机类型和传感器配置 。
5 、电机控制模式中 ，标量（scalar）和矢量（vector）是两种不同的表示方式 。 标量控制模式（Scalar Control）：标量控制是指以电机的某个或多个参数（如转速、转矩 、电流等）作为控制目标 ，进行传统的闭环控制方式。在标量控制下，电机的参数通常以单一数值的形式表示 。
6 、不是的 。永磁同步电机是通过伺服驱动器速度闭环控制进行调速的。逆变器的输出频率大小决定于同步电机的速度 ，电机速度变化 ，则频率相应的进行调整，调整的方式是通过编码器采集回来的角度进行电角度计算 ，电角度的计算由编码器角度和磁极扇区数确定 。
浅谈电机原理(一)——电机控制
1、硬件层面 ，编码器如同翻译官，将物理旋转转化为电信号 ，变频器则是指令的执行者 ，接收SVPWM信号，驱动电机实现理想的转速 。详尽的算法和原理 ，如PID控制器 、Clark和Park变换 ，都在我们的附录中等待着你的探索。
2 、电机的工作原理基于电磁理论，麦克斯韦方程组是描述电机内部电磁行为的关键 。这些方程通过计算电位移和磁感应的通量，以及电场强度和磁场强度的旋量 ，展现了电机内部的物理原理 。材料的极化和磁化是电机工作的重要因素。在电场中 ，物质分子受电场影响而发生取向变化，形成电位移密度 。
3、在计算气隙长度时 ，需要考虑电机的极对数 。对于极对数p1的同步电机 ，可通过经验公式进行计算。而永磁同步电机的气隙长度还需根据转子表面永磁体的厚度 、永磁体的相对磁导率等进行修正。确定绕组形式之后，计算绕组系数 。对于不同谐波次数的绕组系数 ，有相应的计算公式 。
4 、低于原始控制对象的值(主要是变频器的输出频率) ，然后根据需要预测性地修改其控制量，从而间接将控制对象保持在目标值。根据这一工作原理 ，前馈控制又称为预测控制 。泵电机功率 当被控对象因素较多 ，难以预测和修正时，或者单独前馈控制的精度不能满足要求时 ，采用反馈来确定被控对象的值 。
电机控制进阶3——PID串级控制(附全套代码)
深入探讨电机控制的艺术 ，我们步入PID串级控制的殿堂，特别是位置环与速度环的巧妙结合。让我们一同揭开这个精密控制体系的神秘面纱，领略其在电机速度和位置控制中的卓越表现 。
串级PID控制的基本结构包括位置环、速度环和电流环 ，其中 ，外环PID的目标是整个系统的期望值，输出作为内环PID的设定值 。为了实现这种控制 ，硬件支持至关重要 ，如编码器提供实时的位置和速度反馈，电流采样电路则用于获取电机电流。没有电流采样时 ，可以简化为位置环和速度环控制 ，调整速度以达到目标位置 。
控制流程中，首先计算误差 ，然后应用闭环死区限制 ，接着对积分误差进行处理，再进行PID计算 ，误差传递到下一级环 ，最终输出控制指令 。 代码实现中，位置PID每两个周期计算一次，速度PID每10毫秒执行一次。
单级PID是只使用一个PID控制块 ，例如小车每个轮子的转动方向与幅度 。串级PID是两个串起来的PID ，外面是位置环，称为外环；里面是速度环 ，称为内环 。
对于温度控制的Lambda整定 ，通过响应曲线分析可以准确计算出PID参数。K值只与稳态响应相关，可通过稳态变化比值计算；T+τ则通过PV值变化点确定 ，通过调整τ与T的比例 ，以达到预期性能。在串级控制中，先进行副回路的手动整定 ，然后投用串级模式 ，通过主回路的输出影响副回路，实现参数的调整 。
串级控制PID参数的调整的基本方法为：方法一：先仅投副环 ，按单回路完成整定后关掉微分 ，将积分时间延长一倍；然后投入串级，在主回路按单回路完成整定 。方法二：在串级条件下，将副环比例带按照最大经验值设置 ，再在主回路按单回路完成整定。
标签： 电机控制中的智能位置控制策略
