rm::lpss::ctl::PID类 参考

【控制律组件】单环离散比例-积分-微分控制器 更多...

#include <rmvl/lpss/ctl/pid.hpp>

类 rm::lpss::ctl::PID 继承关系图:

rm::lpss::ctl::PID 的协作图:

Public 成员函数
void	reset () noexcept override
	重置状态
ControlStatus	do_compute (const std::vector< double > &desired, const std::vector< double > &fb, int32_t period, std::vector< double > &command) noexcept override
	执行一次控制计算
Public 成员函数 继承自 rm::lpss::ctl::ControlLawBase
ControlStatus	compute (const msg::JointState &desired, const msg::JointState &fb, int32_t period, msg::JointState &command) noexcept
	执行一次控制计算

静态 Public 成员函数
static ControlLawBase::ptr	create (const std::vector< double > &kp, const std::vector< double > &ki, const std::vector< double > &kd, InSampleMapping imapping=basic_pos_imapping, OutSampleMapping omapping=basic_pos_omapping) noexcept
	创建单环离散 PID 控制器实例

额外继承的成员函数
Public 类型 继承自 rm::lpss::ctl::ControlLawBase
using	ptr = std::unique_ptr<ControlLawBase>

详细描述

【控制律组件】单环离散比例-积分-微分控制器

对于连续系统中，PID 的传递函数表示为

\[G(s)=K_p+\frac{K_i}s+K_ds\tag1\]

将上式与零阶保持器 ZOH 进行串联，可以得到在离散系统中的脉冲传递函数：

\[\begin{aligned}G(z)&=\mathcal{Z}\left\{\frac{1-e^{sT}}s\left(K_p+\frac{K_i}s+K_ds\right)\right\}\\&=K_p+\frac{K_iTz^{-1}}{1-z^{-1}}+K_d \left(1-z^{-1}\right)\end{aligned}\tag2\]

转换为差分方程的形式为

\[u[k]-u[k-1]=(K_p+K_d)x[k]+(K_iT-K_p-2K_d)x[k-1]+K_dx[k-2]\tag3\]

其中， \(u[k]\) 是控制输出， \(x[k]\) 是系统的误差输入， \(T\) 是采样周期。PID 控制器的设计参数为比例增益 \(K_p\)、积分增益 \(K_i\) 和微分增益 \(K_d\)，通过调整它们可以实现对系统动态性能的优化。

注解

若要实现多环控制（如外环位置、内环速度），请自行继承 ControlLawBase 并组合多个 PID 实例

成员函数说明

create()

ControlLawBase::ptr rm::lpss::ctl::PID::create ( const std::vector< double > & kp, const std::vector< double > & ki, const std::vector< double > & kd, InSampleMapping imapping = basic_pos_imapping, OutSampleMapping omapping = basic_pos_omapping )

inlinestaticnoexcept

创建单环离散 PID 控制器实例

参数

[in]	kp	比例增益
[in]	ki	积分增益
[in]	kd	微分增益
[in]	imapping	输入采样映射
[in]	omapping	输出采样映射

返回

PID 控制器独占指针

函数调用图:

do_compute()

ControlStatus rm::lpss::ctl::PID::do_compute ( const std::vector< double > & desired, const std::vector< double > & fb, int32_t period, std::vector< double > & command )

overridevirtualnoexcept

执行一次控制计算

参数

[in]	desired	当前时刻期望状态向量
[in]	fb	当前反馈状态向量
[in]	period	控制周期（毫秒）
[out]	command	控制命令输出向量

返回

控制计算状态

实现了 rm::lpss::ctl::ControlLawBase.

函数调用图:

reset()

void rm::lpss::ctl::PID::reset ( )

overridevirtualnoexcept

重置状态

实现了 rm::lpss::ctl::ControlLawBase.