¿Cómo se realiza el control PIV?

Estoy considerando experimentar con el control PIV en lugar del control PID. Contrariamente a PID, el control PIV tiene muy poca explicación en Internet y en la literatura. Hay casi una sola fuente de información que explica el método, que es un documento técnico de Parker Motion .

Lo que entiendo del diagrama del método de control (que está en el dominio de Laplace) es que la salida de control se reduce a la suma de:

Kpp * (integral del error de posición)
-Kiv * (integral de la velocidad medida)
-Kpv * (velocidad medida)

¿Estoy en lo correcto? Gracias.

control otherservos pid

— Ayberk Özgür
fuente

Nunca he oído hablar de tal cosa y, para ser sincero, el acrónimo es bastante extraño. Si está hablando del control de posición, ¿no sería la velocidad la misma que la derivada? Lo que me parece interesante es que la integral del error de posición no está allí, por lo que es como si tuviera un controlador PD con dos fuentes de información de posición (posición medida y la integral de velocidad). ¿Podría vincular el artículo para que podamos responder a su pregunta?

— georgebrindeiro

El control de PIV se explica aquí: parkermotion.com/whitepages/ServoFundamentals.pdf

— Ayberk Özgür

Esto es básicamente una forma de controladores en cascada. Explicado un poco aquí: en.wikipedia.org/wiki/PID_controller#Cascade_control

— Guy Sirton

Respuestas:

Me parece que hay tres diferencias básicas entre la topología PID clásica y la llamada topología PIV mencionada en el documento técnico:

Se supone que la velocidad deseada es proporcional al error de posición, el término regula. $K_p$
La ganancia de error integral trabaja para eliminar errores de estado estable en la velocidad, no la posición. Eso es esencialmente lo mismo, sin embargo, debido al elemento # 1. $K_i$
La estimación de velocidad se alimenta directamente a través del término (en lugar de considerar la derivada del error de posición). $K_v$

En el documento afirman que la principal ventaja de esta topología es que es más fácil de ajustar.

La salida del controlador se forma de la siguiente manera:

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

Por supuesto, dado que probablemente estará programando esto, la integral se reemplaza por una variable acumuladora de la siguiente manera:

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

— georgebrindeiro
fuente

La velocidad angular estimada

tiene su propio coeficiente

¿verdad?

\hat{ω}

$\hat{\omega}$

K_{p v}

$K_{pv}$

— Ayberk Özgür

También supongo que PIV no es muy útil en la práctica, por lo tanto, no es popular.

— Ayberk Özgür

Sí, tienes razón, olvidé agregar eso. No sé si el problema es qué tan útil es ... Simplemente no se ve en la literatura estándar, aunque es justificable. Probablemente es algo que se desarrolló internamente porque se adaptaba a sus necesidades, pero no es tan diferente del PID.

— georgebrindeiro

Estamos utilizando PIV para regular una rueda en un sistema de rueda con patas. Debido a la forma (irregular) de la rueda, la posición es importante. Sin embargo, en situaciones normales, desea regular la velocidad. PIV estaba tomando en cuenta ambos y produce mejores resultados que PID.

— sylvain.joyeux

@ AyberkÖzgür Prácticamente todos los sistemas comerciales de control de movimiento utilizan alguna variación de los controladores PID en cascada con alguna similitud con esto. Por ejemplo, Parker, Baldor, ACS, Copely, ACS, Delta-Tau ... Este tipo de bucle de posición de ganancia proporcional solo sobre un bucle de velocidad PI es muy común, pero los diferentes proveedores ciertamente tienen sus propias pequeñas variaciones. Por lo general, un sistema también tendrá un bucle de corriente y varios componentes de retroalimentación. Es cierto que en los círculos de aficionados es menos IMO porque el rendimiento es menos preocupante que la simplicidad.

— Guy Sirton el

Un bucle PID y un llamado bucle PIV con ganancias iguales deberían tener la misma respuesta a una perturbación, por lo que no estoy seguro de por qué la afirmación de que la respuesta a la perturbación es mejor o peor.

Como se mencionó, la derivación "kick" será menor, lo que puede ser una buena cosa si le das a la cosa entradas agudas.

Además, puede haber algunos beneficios ya que el resultado es la saturación del integrador, dependiendo de cómo implemente su anti-windup.

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

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

Y

$Y$

U

$U$

X

$X$

k_{x x}

$k_{xx}$

k_{b x}

$k_{bx}$

k_{f x}

$k_{fx}$

$k_{bp}=0$ $k_{bd}=0$

— TimWescott
fuente

¿Estás seguro, Tim? Vea aquí la página 3-26 web.stanford.edu/class/archive/ee/ee392m/ee392m.1056/… que es esencialmente la misma configuración ... Entonces está diciendo que esto es equivalente a un PID "simple" posición de bucle? Por lo menos pensarías que lo que hay dentro del cuadro de estimador de "velocidad" es importante. Y si son equivalentes, ¿por qué todos parecen molestarse con los controladores en cascada para el control de movimiento?

— Guy Sirton

En la industria, este tipo de control todavía se conoce generalmente como control PID y he visto muchas aplicaciones de este. Su principal beneficio proviene del hecho de que elimina la "patada derivada" causada por un cambio brusco en el punto de ajuste y, por lo tanto, es útil para aplicaciones donde el seguimiento del punto de ajuste es más importante (en lugar del rechazo rápido de perturbaciones). Ver http://www.controlguru.com/wp/p76.html .

Imagen que muestra la diferencia en la patada derivada de PID y PIV http://controlguru.com/wp-content/uploads/2015/08/pidkickbig.jpg

— ddevaz
fuente

FYI, el segundo enlace está roto ...

— daaxix