PID + Kompass

[robvoi]

Hallo,

- So, langsam bin ich soweit. Ich habe die Fahrgeschwindigkeit zum Anfang mal fest gesetzt. Die Wendegeschwindigkeit regelt ein PID Regler. Bei den Werten experimentiere ich noch. Er kommt zwar irgendwann in eine Geradeausfahrt, fährt aber trotzdem schräg vom Startpunkt weg, da er schon schräg ist, bevor der Regler den Ausgleich schafft. Mal schauen ob das überhaupt anders möglich ist. Sollte aber machbar sein. Ohne Regler fährt er fasst geradeaus.
Eigentlich müsste der Regler ja erstmal überkompensieren, um die Schrägfahrt auszugleichen. Oder mache ich dass über die Positionsberechnung (x/y vom Startpunkt)?

- Gibt es Erfahrungswerte, wie oft man bei einem solchen Szenario den Regler die Geschwindigkeit anpassen lässt? Alle 10ms nachzuregeln macht ja auch keinen Sinn.

Gruß
Robert

[mare_crisium]

Robvoi,

prima, dass Du schon so weit bist .

Fürs Einstellen der Regler werden Dir viele Leute alle möglichen Formeln vorschlagen (Ziegler-Nicols, Spungantwort auswerten usw.). Wenn's aber ohne alle Mathematik und zuverlässig gehen soll, dann gehst Du am Besten so vor:

Zuerst bringst Du die Regelparameter in die Grundeinstellung: Kp = 1, Ki = 0 (oder Integrationszeit = unendlich, Kd = 0). Jetzt lässt Du den Regler laufen und beobachtest, ob er die Regelabweichung wegregelt oder zu schwingen anfängt. Wenn er die Regelabweichung nicht wegregelt, dann verdoppelst Du den Kp-Parameter. Wenn er zu Schwingen anfängt, dann nimmst Du den Kp um die Hälfte des letzten Schrittes herunter. Also, wenn der letzte Verdopplungschritt eine Vergrösserung von Kp um +8 war, dann stellst Du ihn jetzt um 4 kleiner ein. So machst Du das immer weiter, bis Du eine Einstellung von Kp findest, bei der der Regler gerade so nicht mehr schwingt.

Dann beginnt dasselbe Spielchen mit Ki; nur darfst Du dabei Kp nicht verändern! Der Anfangswert ist Ki = 1. Wieder gucken, ob der Regler zu weit unter dem Sollwert bleibt (zu träge), oder schwingt (zu schnell). Ist er zu träge, dann Ki verdoppeln, ist er zu schnell, dann um die halbe letzte Schrittweite verkleinern. Auch diese Einstellerei ist beendet, wenn der Regler mit der gewünschten Geschwindigkeit und Genauigkeit den Sollwert erreicht, ohne zu lange zu schwingen. Ideal ist, wenn der Sollwert sehr genau erreicht wird und der Regler maximal einmal leicht überschwingt.

Anschliessend kannst Du versuchen, den Kp-Wert noch ein bisschen hochzukitzeln ohne Ki dabei zu verändern. Das Rezept für die Verstellung ist wieder dasselbe, wenn's anfängt zu schwingen, den letzten Schritt von Kp halbieren und abziehen.

Erst jetzt kommt Kd dran. Sehr oft braucht man gar keinen D-Anteil, um ein gutes Regelverhalten zu erreichen; im Gegenteil - sehr oft macht der D-Anteil eine Regelung eher instabil und nervös. Aber Ausprobieren kann nichts schaden: Die Methode ist wieder diesselbe: Kp und Ki werden nicht ver‰ndert, sondern nur Kd verdoppelt oder um die halbe Schrittweite verkleinert. Ziel ist wieder, Kd so einzustellen, dass der Regler den Sollwert erreicht und dabei nicht zu oft überschwingt (max. 1 bis 3 mal).

Abschliessend kannst Du, wenn Du jetzt noch die Nerven und den Überblick hast, zuerst Kp, dann Ki nocheinmal nachzujustieren. Apropos Überblick: Es empfiehlt sich, die Grösse (mit Vorzeichen!) und das Ergebnis jedes Einstellschrittes zu notieren, sonst kommt man unweigerlich ins Schleudern.

Wie oft der Regelalgorithmus laufen muss, musst Du auch ausprobieren. Wenn's Dein MC verträgt, lass' ihn ruhig erstmal mit 10ms laufen; Vergrössern kannst du das Intervall später immer noch.

Ciao,

mare_crisium

P.S.: Schick' mir doch eine Nachricht mit Deiner Mailady, dann kann ich Dir auch Zeichnungen schicken - hier im Forum geht das nicht, weil ich immer Schwierigkeiten mit dem Upload-Limit bekomme.

[robvoi]

Hallo mare_crisium,

danke für die super Informationen.

Nach zwei Stunden ohne Erfolg die Werte auch nur halbwegs stabil zu bekommen ist mir aufgefallen, dass ich Störungen bei den Messwerten auf einem der Encoder habe. Zum Glück scheint es an meiner Schaltung zu liegen. Wenn ich die Encoder direkt an den MC anschließe sind die Störungen praktisch bei null. Damit haben sich dann bei den ersten Tests auch gleich wesentlich bessere Werte eingestellt.
Ich werde jetzt also die Schaltung prüfen und wenn das nichts hilft die Encoder direkt an den MC anschließen. Bei der Gelegenheit habe ich auch noch gelesen, dass die Encoder besser per Timer Interrupt als per externem Interrupt ausgelesen werden. Bisher habe ich nur eine der beiden Datenleitungen direkt per externem Interrupt ausgelesen. Hat (bis auf die elektrische Störungen) gut funktioniert. Ich hadere noch mit mir, ob es die Änderungen wert sind auf zwei Datenleitungen und Timer Interrupt zu wechseln. Die Drehrichtung kenne ich und die Auflösung mit einer Datenleitung reicht mir eigentlich auch.

Eigentlich wollte ich ja mal zur Winkelgenauen Drehung kommen. Jetzt stecke ich wieder beim geradeaus fahren  Aber das muss ja zumindest erstmal stabil funktionieren.

Meine Mailadresse schicke ich dir. Danke für das Angebot.

Gruß
Robert