PID Regler bei Differentialantrieb

[akrapovic]

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Hallo,
ich habe momentan extreme Probleme den Geradeauslauf meines Fahrzeugs einzustellen.

Bisher werden die zwei Elektromotoren M1, M2 mittels PID-Reglersignal über eine Analogbaugruppe so angesteuert, dass das Fahrzeug lenkt:

In der Mitte des Antriebs ist die Kamera, die über einen Kameraauswerter das PID Eingangssignal vorgibt (Störsignal).

Wenn das Fahrzeug exakt mittig über der Spur ist, dann gibt der Kameraauswerter den Wert 0 aus !

Nun ist es in der Praxis so, dass ich mit P=0.5 , I=0.5 , D=0.01 ein Fahrzeug habe, das über der Spur hin und her schlingert, quasi ZickZack fährt !!

Wie bekomme ich dies mit der Regelung weg ?
Würde vielleicht sogar nur ein P-Regler reichen ?

 

[Thomas_v2.1]

Aber deine Kamera gibt einen Analogwert aus, oder?
Mich wundert dass du überhaupt auf 0 regeln kannst, denn der Regler weiß dann nicht in welcher Richtung er sich drehen muss wenn es eine Abweichung gibt.

Mit so einem Sensor würde ich eher einen Kantenfolger programmieren. Wenn sich der Sensor mittig auf der Linie befindet und dann einen Wert von 0 ausgibt, und komplett neben der Linie einen Wert von 100, dann auf 50 regeln. Dann folgt das Fahrzeug nicht der Mitte der Linie sondern der Kante.
Wenn der Sensor sich aus welchem Grund auch immer auf der "falschen" Seite der Linie befindet dreht sich das Fahrzeug einmal im Halbkreis und fährt in die andere Richtung (wenn keine Gegenmaßnahmen getroffen werden).

Ein P-Regler sollte eigentlich reichen. Such mal nach "Linienfolger", da gibt es unzählige Artikel zu im Netz. Jeder Roboterbastler fängt damit an ;-)

 

[Onkel Dagobert]

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..Mich wundert dass du überhaupt auf 0 regeln kannst, denn der Regler weiß dann nicht in welcher Richtung er sich drehen muss wenn es eine Abweichung gibt...

Ich nehme an, die Kamera erfasst beide Kanten der Linie, anders würde es garnicht funktionieren. Wahrscheinlich würde es mit einem P-Regler funktionieren. Ist die Geschwindigkeit konstant? Alternativ zu einem PID-Regler gibt es auch eine Regelung die mit Wurzelrekursion arbeitet. Beiträge dazu findet man hier im Forum. Ich habe damit schon Lageregelungen von hydraulischen Achsen realisiert. Funktioniert bei so etwas sehr gut.

 

[akrapovic]

Der Kameraauswerter vergleicht die beiden Spurkanten (schwarz -> weiß) und gibt dann den Wert Null bei Geradeausfahrt.
Beim abbiegen verfolgt er nur eine Spurkante.
Ich werde mir die Wurzelregelung auch mal anschauen, ich hatte sonst noch die Idee mit einer Funktion 3. Grades zu regeln.

Momentan sieht meine Geschwindigkeitsberechnung so aus;

GeschwindigkeitsFaktor * 1000 = Fahrgeschwindigkeit

Motor M1: Fahrgeschwindigkeit + Reglersignal

Motor M2: Fahrgeschwindigkeit - Reglersignal

Wenn also das Farhrzeug mittig über der Spur ist, fährt es nur mit der Fahrgeschwindigkeit, da Regelung ja 0 sein sollte.

 

[Thomas_v2.1]

Eigentlich benötigt sowas keine exotische Regelstrategie, das ist eine einfache Positionsregelung. Deine Streckenparameter sind vom mechanischen Aufbau des Fahrzeugs abhängig. Der P-Anteil vor allem von der Position der Kamera. Je weiter der Sensor vom Drehpunkt des Fahrzeugs entfernt ist, desto mehr P-Anteil erzeugt der Sensor.
Dann hat deine Strecke eine Verzögerungszeit bestehend aus den Laufzeiten der Sensorsignale, deines Programmes und Verzögerungszeiten (Massenträgheiten) der Motoren/ Räder und des gesamten Fahrzeugs.
Bei dir wirkt sich die Stellgröße auch in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit unterschiedlich stark aus.

Ich würde bei deinem Regler den I-Anteil ersteinmal deaktivieren. Der D-Anteil ist durchaus sinnvoll um bei Richtungsänderungen schneller gegensteuern zu können.
Wenn du schreibst dass es prinzipiell funktioniert, sollte dass alleine durch anpassen der Reglerparameter in den Griff zu bekommen sein.

Hast du mal geprüft sich ob das Kamerasignal linear zum Weg ändert? Dafür das Fahrzeug z.B. immer um 1mm verschieben, dann die Messwerte aufnehmen und in eine Tabelle eintragen. Wenn man daraus eine Kennlinie erstellt sollte sich möglichst eine Gerade ergeben.

 

[akrapovic]

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Ich habe extra die Kamera mittig zwischen die Räder montiert, dadurch habe ich die kürzeste Regelstrecke.

Hast du mal geprüft sich ob das Kamerasignal linear zum Weg ändert? Dafür das Fahrzeug z.B. immer um 1mm verschieben, dann die Messwerte aufnehmen und in eine Tabelle eintragen. Wenn man daraus eine Kennlinie erstellt sollte sich möglichst eine Gerade ergeben.

Bisher habe ich in der SPS S7-200 immer den PID Steuer Assistenten benutzt, der mir die Stör-, Regler und Sollwerte im Diagramm gezeigt hat.

Wenn sich hier wirklich jemand mit den Diagrammen auskennt, dann würde ich davon mal einen Screenshot machen und hier posten ?

 

[akrapovic]

Es gibt ja noch die Funktion der automatischen PID Abstimmung, wäre die bei meinem Fall sinnvoll ?

 

[Onkel Dagobert]

..Wenn sich hier wirklich jemand mit den Diagrammen auskennt, dann würde ich davon mal einen Screenshot machen und hier posten ?

Auch wenn sich niemand mit den Diagrammen auskennt, kannst du sie ja trotzdem mal posten.

 

[borromeus]

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Ich halte von automatischen PID- Tunern nichts!!!
Gratuliere vorab zu deinem tollen Problem, ich haette auch gerne mal mehr als Durchfluss, Temperatur oder Druckregelungen.
;-)
Das Problem wird bestimmt durch die Genauigkeit der Achsen und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs.
Dazu kann ich nun nichts sagen...
Im Vergleich zu Beitrag #5 (wobei ich dessen Autor jedoch durchaus sehr schätze) würde ich es- bei nicht allzugroßen Verhältnis von Weg pro Sekunde / Achsbreite (sagen wir in der Größenordnung eines KFZ's bei 30m/s)- mit einem großen KP und einer großen Nachstellzeit probieren..... (eventuell Nachstellzeit in Abhängigkeit von v (Geschwindigkeit) verringern)
Einen PID Regler oder PD Regler würde ich (vorerst) vor allem bei Weg pro Sekunde / Achsbreite von < 20 nicht wählen.
Einen reinen P-Regler halte ich für möglich, hängt aber auch vom Fahrwerk ab ;-)

 

[LT Smash]

... Alternativ zu einem PID-Regler gibt es auch eine Regelung die mit Wurzelrekursion arbeitet ...

Hi, interessiere mich schon seit Längerem für diesen Algorithmus. Wo kann ich dazu etwas zum nachlesen finden? Herr Google weiß dazu recht wenig...
Danke! Grüße, LT

 

[hucki]

Hi acrapovic, schau Dir mal den von PLC-Gundel verlinkten Film 1 an. Bei denen fährt das Auto.

Oder bist Du das?

 

[christoph2630]

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Hi, hast du schon bessere Infos zur Wurzelrekursion gefunden als bei Wiki zu finden ist?
Ich habe die Formeln lt. Wiki getestet und komme auf keinen grünen Zweig - es kommt immer Mist heraus: Der Stellwert bewegt sich mal in die falsche Richtung, dann viel zu langsam, dann viel zu schnell. Hab verschiedenste Größenordnungen von Ks und h versucht, kommt zwar immer unterschiedlichstes zustande - aber dennoch Mist. Vielleicht hast du ja schon Erfahrungen gesammelt....
Gruß CH

 

[ogaw]

komme auf keinen grünen Zweig - es kommt immer Mist heraus

ebenso bei mir.
Dabei gibt die Formel nicht viel Potential um Fehler hinein zu programmieren.

 

[Larry Laffer]

@ogaw :
Was möchtest du uns hier zu dem 11 Jahre (!!!) alten Thread mitteilen ?