Como o controle do PIV é realizado?

Estou pensando em experimentar o controle PIV em vez do controle PID. Ao contrário do PID, o controle do PIV tem muito pouca explicação na Internet e na literatura. Há quase uma única fonte de informação explicando o método, que é um artigo técnico da Parker Motion .

O que eu entendo no diagrama do método de controle (que está no domínio Laplace) é que a saída do controle se resume à soma de:

Kpp * (integral do erro de posição)
-Kiv * (integral da velocidade medida)
-Kpv * (velocidade medida)

Estou correcto? Obrigado.

control otherservos pid

— Ayberk Özgür
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Eu nunca ouvi falar disso e, para ser honesto, a sigla é bastante estranha. Se você está falando sobre controle de posição, a velocidade não seria a mesma que a derivada? O que eu acho interessante é que a integral do erro de posição não existe, então é como se você tivesse um controlador PD com duas fontes de informações de posição (posição medida e integral da velocidade). Você poderia vincular o artigo para que possamos responder sua pergunta?

— georgebrindeiro

O controle do PIV é explicado aqui: parkermotion.com/whitepages/ServoFundamentals.pdf

— Ayberk Özgür

Essa é basicamente uma forma de controladores em cascata. Expliquei um pouco aqui: en.wikipedia.org/wiki/PID_controller#Cascade_control

— Guy Sirton

Respostas:

Parece-me que há três diferenças básicas entre a topologia clássica do PID e a chamada topologia do PIV mencionada no white paper:

Supõe-se que a velocidade desejada seja proporcional ao erro de posição, o $K_p$ termo regula este.
O ganho de erro integral trabalha para remover erros de estado estacionário de velocidade, não posição. Isso é essencialmente a mesma coisa, no entanto, devido ao item 1. $K_i$
A estimativa de velocidade é alimentada diretamente pelo termo (em vez de considerar a derivada do erro de posição). $K_v$

No artigo, eles afirmam que a principal vantagem dessa topologia é que é mais fácil de ajustar.

A saída do controlador é formada da seguinte maneira:

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

Obviamente, como você provavelmente estará programando isso, a integral é substituída por uma variável acumuladora da seguinte maneira:

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

— georgebrindeiro
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A velocidade angular estimado

tem seu próprio coeficiente

certo?

\hat{ω}

$\hat{\omega}$

K_{p v}

$K_{pv}$

— Ayberk Özgür

Também estou supondo que o PIV não seja muito útil na prática e, portanto, não seja popular.

— Ayberk Özgür 10/03/2013

Sim, você está certo, eu esqueci de adicionar isso. Não sei se o problema é o quão útil é ... Simplesmente não é visto na literatura padrão, embora seja justificável. Provavelmente é algo que foi desenvolvido internamente porque atendeu às suas necessidades, mas não é tão diferente do PID.

— georgebrindeiro

estamos usando o PIV para regular uma roda em um sistema de rodas com pernas. Devido à forma (irregular) da roda, a posição é importante. No entanto, em situações normais, você deseja regular a velocidade. O PIV estava levando em consideração os dois e produz melhores resultados que o PID.

— sylvain.joyeux

@ AyberkÖzgür Virtualmente todos os sistemas de controle de movimento comercial usam alguma variação de controladores PID em cascata com alguma semelhança com isso. Por exemplo, Parker, Baldor, ACS, Copely, ACS, Delta-Tau ... Esse tipo de ganho proporcional apenas de loop de posição sobre um loop de velocidade de PI é muito comum, mas diferentes fornecedores certamente têm suas próprias pequenas variações. Um sistema geralmente também possui um loop de corrente e vários componentes de alimentação. É verdade que, nos círculos amadores, a IMO é menos popular porque o desempenho é menos preocupante do que simples.

— Guy Sirton 03/09/16

Um loop PID e o chamado loop PIV com ganhos iguais devem ter a mesma resposta a uma perturbação, por isso não sei por que a alegação de que a resposta à perturbação é melhor ou pior.

Como mencionado, o "chute" derivado será menor, o que pode ser uma boa coisa se você fornecer informações precisas.

Além disso, pode haver alguns benefícios à medida que a saturação do integrador ocorre, dependendo de como você implementa sua anti-corda.

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

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

Y

$Y$ é a saída do controlador,

U

$U$ é o comando do sistema e

X

$X$ é a variável controlada, enquanto os vários

k_{x x}

$k_{xx}$ são ganhos diretos e reversos integrais, derivativos e proporcionais. Nesse esquema, você ajusta os vários ganhos de feedback (

k_{b x}

$k_{bx}$ ) para obter a resposta do loop (e, portanto, a perturbação) desejada, e você ajusta os ganhos futuros (

k_{f x}

$k_{fx}$ ) para melhorar a resposta a uma alteração de comando, de acordo com os critérios que você tem para "melhor".

Definir todos os ganhos de avanço e reverso iguais garante um PID simples e antigo, enquanto $k_{bp}=0$ e $k_{bd}=0$ fornece o chamado controlador "PIV".

— TimWescott
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Você tem certeza, Tim? Consulte aqui a página 3-26 web.stanford.edu/class/archive/ee/ee392m/ee392m.1056/…, que é essencialmente a mesma configuração ... Então você está dizendo que isso é equivalente a um PID "comum" posição de loop over? No mínimo, você pensaria o que há dentro da caixa estimadora de "velocidade". E se eles são equivalentes, por que todo mundo parece se preocupar com controladores em cascata para controle de movimento?

— Guy Sirton 4/09/16

Na indústria, esse tipo de controle ainda é geralmente chamado de controle PID e já vi muitas aplicações dele. Seu principal benefício é o fato de remover o "chute derivado" causado por uma mudança abrupta no ponto de ajuste e, portanto, é útil para aplicações em que o rastreamento do ponto de ajuste é mais importante (em vez de rejeição rápida de distúrbios). Consulte http://www.controlguru.com/wp/p76.html .

Imagem mostrando diferença no chute derivado de PID e PIV http://controlguru.com/wp-content/uploads/2015/08/pidkickbig.jpg

— ddevaz
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FYI, o segundo link está quebrado ...

— daaxix 1/16