Python 飞控pid仿真 pid飞控调参视频

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mob64ca14150f43 2023-09-21 13:43:55

文章标签 Python 飞控pid仿真 PIXHAWK PIX飞控编译 PID 参数调试 文章分类 Python 后端开发

PID参数调试一直是比较头疼的问题，在此给大家带来如下的教程！

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PIXHAWk无人机PID参数调试实例

PID调参在控制领域一直是个工程的活，理论相对简单，但是参数的标定确实比较困难。

这节的课程就是来指导大家来调试PIXHAWK的PID参数的。有软件仿真和实时视频效果，理论和实践相结合。

PID一句话就是说，经过PID算法计算出的控制量，给执行机构，来达到维持某一个状态的目的。这个控制量的多少，直接影响到系统能不能快速稳定的维持这个状态。比如我们向一个杯子倒一杯水，要求到的刚好满。一开始杯子是空的，我们倒水倾斜力度大，水很快倒入杯中，但是随着水越来越满，我们的倒水倾斜力度会越来越小。如果这个倾斜的力度把握不好那么，水就会溢出。这个PID算法就是在计算这个倒水的倾斜力度，随着时间和水越来越满，动态调整这个倒水的倾斜力度。在杯子是空的时候要加快到水，增加倒水力度，杯子快要满了，减小倒水力度，防止水的溢出。

我们先看PID算法的代码：

Python 飞控pid仿真 pid飞控调参视频_PIXHAWK

PID 的流程简单到了不能再简单的程度，通过误差信号控制被控量，而控制器本身就是比例、积分、微分三个环节的加和。这里我们规定（在 t 时刻）：

1.输入量为 rin(t);

2.输出量为

3.偏差量为 err(t)=rin(t)-rout(t);

1.说明一下反馈控制的原理，通过上一节的框图不难看出，PID 控制其实是对偏差的控制过程;

2.如果偏差为 0,则比例环节不起作用，只有存在偏差时，比例环节才起作用。

3.积分环节主要是用来消除静差，所谓静差，就是系统稳定后输出值和设定值之间的差值，积分环节实际上就是偏差累计的过程，把累计的误差加到原有系统上以抵消系统造成的静差。

4.而微分信号则反应了偏差信号的变化规律，或者说是变化趋势，根据偏差信号的变化趋势来进行超前调节，从而增加了系统的快速性。

Python 飞控pid仿真 pid飞控调参视频_PIXHAWK_02

第一步：定义

struct _pid{

float SetSpeed;//定义设定值

float ActualSpeed;//定义实际值

float err;//定义偏差值

float err_last;//定义上一个偏差值

float Kp,Ki,Kd;//定义比例、积分、微分系数

float voltage;//定义电压值（控制执行器的变量）

float integral;//定义积分值

}pid;

控制算法中所需要用到的参数在一个结构体中统一定义，方便后面的使用。

第二步：初始化变量，代码如下(以速度控制为例)：

void PID_init(){
    printf("PID_init begin \n");
pid.SetSpeed=0.0;//设定的速度
pid.ActualSpeed=0.0;//传感器检测的实际速度
pid.err=0.0;        //误差初始化
pid.err_last=0.0;   //前一刻的误差量
pid.voltage=0.0;    //PID输出量
pid.integral=0.0;   //PID误差积分项
pid.Kp=0.2;          //PID比例系数
pid.Ki=0.015;        //PID微分系数
pid.Kd=0.2; printf("PID_init end \n"); //PID积分系数
}

统一初始化变量，尤其是

第三步：编写控制算法，代码如下：

Float PID_realize()
{
  pid.SetSpeed = speed;
  Pid.err = pid.SetSpeed - pid.ActualSpeed;//计算误差项
  Pid.integral+=pid.err;//计算误差积分项
Pid.voltage=pid.Kp*pid.err+pid.Ki*pid.integral+pid.Kd*(pid.err-pi
d.err_last);
  pid.err_last=pid.err;
  pid.ActualSpeed=pid.voltage*1.0;
return pid.ActualSpeed;
}

PID的控制规律为：

Python 飞控pid仿真 pid飞控调参视频_PID_03