Arduino PID 自动调参工具

Arduino PID 自动调参工具

arduino-pid-autotuner Automated PID tuning using Ziegler-Nichols/relay method arduino-pid-autotuner 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/ar/arduino-pid-autotuner

Arduino PID 自动调参工具是一个开源项目,旨在帮助开发者自动化地完成 PID 控制器的参数调整。该项目主要使用 C++ 编程语言实现。

项目基础介绍

该项目是基于 Arduino 和兼容板卡的自动化 PID 参数调谐工具,不依赖于 Arduino 标准库。它实现了 Ziegler-Nichols/relay 方法,是一种简单有效的 PID 控制器参数调谐算法。

核心功能

  • 自动化 PID 调参:通过使用 Ziegler-Nichols 或 relay 方法,自动化地进行 PID 控制器参数的调谐。
  • 灵活的配置:用户可以设置目标输入值、循环间隔、输出范围以及 Ziegler-Nichols 调谐模式。
  • 广泛的兼容性:算法适用于任何正确配置的 PID 控制器实现。

最近更新的功能

  • 优化了代码结构和注释:使代码更加易于理解和使用。
  • 增加了新的 Ziegler-Nichols 调谐模式:提供了更多的调谐选项,以满足不同系统的需求。
  • 改进了错误处理机制:增强了代码的稳定性和可靠性。

通过这些更新,项目不仅提高了性能,还增强了用户的使用体验,使得 PID 控制器的参数调谐更加高效和准确。

arduino-pid-autotuner Automated PID tuning using Ziegler-Nichols/relay method arduino-pid-autotuner 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/ar/arduino-pid-autotuner

创作声明:本文部分内容由AI辅助生成(AIGC),仅供参考

### Arduino 中使用 PID 进行调速的实现方法 在 Arduino 平台上,通过引入 `PID` 库可以轻松实现对电机速度的有效控制。以下是具体的实现方式以及示例代码。 #### 1. 安装 PID 库 为了简化 PID 的计算过程,推荐安装官方支持的 `PID_v1` 库。可以在 Arduino IDE 的库管理工具中搜索并安装该库[^2]。 #### 2. 初始化变量和对象 定义用于存储目标值 (`Setpoint`)、实际测量值 (`Input`) 和输出值 (`Output`) 的变量,并初始化 PID 对象: ```cpp #include <PID_v1.h> double Setpoint, Input, Output; double Kp = 1, Ki = 0.5, Kd = 0.1; // PID 参数 PID myPID(&Input, &Output, &Setpoint, Kp, Ki, Kd, DIRECT); const int motorPin = 9; // PWM 输出引脚 const int speedSensorPin = A0; // 速度传感器输入引脚 ``` #### 3. 配置串口通信与模式切换 在 `setup()` 函数中配置串口波特率、设定目标速度,并启用自动模式: ```cpp void setup() { Serial.begin(115200); pinMode(motorPin, OUTPUT); Setpoint = 200; // 设置目标速度 myPID.SetMode(AUTOMATIC); // 启用自动模式 } ``` #### 4. 主循环中的数据处理 在 `loop()` 函数中完成以下操作: - 读取速度传感器的实际值; - 调用 PID 计算函数更新输出值; - 将输出值作为占空比发送至电机控制引脚; - 打印调试信息以便观察系统状态。 ```cpp void loop() { Input = analogRead(speedSensorPin); // 获取当前速度 myPID.Compute(); // 计算新的输出值 // 使用 PWM 控制电机速度 analogWrite(motorPin, constrain((int)Output, 0, 255)); // 显示实时速度和输出值 Serial.print("Speed: "); Serial.print(Input); Serial.print(" Output: "); Serial.println(Output); delay(100); // 添加适当延时减少 CPU 占用 } ``` #### 5. 动态调整 PID 参数(可选) 如果应用场景存在显著变化(如负载波动),可通过自适应机制动态修改 PID 参数以提升鲁棒性[^3]: ```cpp void adjustPIDParameters(double speed) { if (speed < 100) { Kp = 3.0; Ki = 7.0; Kd = 2.0; // 更激进的参数组合 } else { Kp = 1.0; Ki = 3.0; Kd = 0.5; // 默认温和设置 } myPID.SetTunings(Kp, Ki, Kd); // 更新到 PID 控制器 } // 在 main loop 中加入此调用 adjustPIDParameters(Input); ``` 以上即为完整的 Arduino PID 调速方案及其核心代码片段。 --- ### 注意事项 - **校准传感器**:确保速度传感器返回的数据能够准确反映真实物理量。 - **合理选取 PID 参数**:Kp、Ki、Kd 的初值需依据实验反复测试得出最佳匹配[^5]。 - **保护电路设计**:防止因过载或其他异常状况损坏硬件组件。 ---
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