DIY - Réglage d'un PID

Bonjour,

voici quelques informations rassemblées sur le sujet du réglage d'un PID

s'il fait du yoyo ou s'il n'est pas assez réactif

Définitions :

https://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9gulateur_PID

voilà comment se passe l'asservissement pour nos simus

[indent]- à l'instant t, l'actionneur de votre simulateur est à une certaine position X1

- cette position est lue par le capteur

- le jeu envoie une donnée de télémétrie : c'est la prochaine position de votre actionneur X2 (la consigne, la cible)

- le contrôleur de puissance fait tourner le moteur pour aller en X2 (en marche avant ou en marche arrière en comparant la position lue et la position cible)

- et voilà ! :)[/indent]

mais non, en fait ce n'est pas si simple...

car dans notre système

- le moteur a des caractéristiques particulières (une accélération maximum, une vitesse maximum...),

- le chemin à parcourir entre X1 et X2 est parfois plus ou moins long (selon ce que la voiture subit dans le jeu : du plat ou un passage de vibreur)

- la boucle de calcul et le capteur ont leurs vitesses de rafraîchissement...

[indent]si on fait accélérer le moteur à fond, en se disant qu'on sera le plus réactif possible et donc le plus optimum, voici ce qui va se passer :

pour un chemin long (X2 éloigné de X1), c'est la meilleure façon d'atteindre la cible !

mais pour un chemin court (X2 proche de X1), on va dépasser la cible tellement on sera allé vite ! pas bon...

inversement si on veut éviter le dépassement de consigne alors pour un chemin long, on sera très loin de la cible... pas bon

[/indent]

on voit donc bien qu'il n'y a pas de réglage magique qui est le meilleur dans toutes les situations

mais on peut "optimiser" l'ensemble

Ici une explication imagée qui devrait nous parler : cela décortique notre conduite d'une auto sous l'angle de vision PÏD

http://www.ferdinandpiette.com/blog/2011/0...ire-de-calculs/

application à un code Arduino : http://www.ferdinandpiette.com/blog/2012/0...r-avec-arduino/

les principes de régulation : http://www.energieplus-lesite.be/index.php?id=11247

- La régulation par "tout ou rien" ou "On-Off"

- La régulation Proportionnelle (P)

- La régulation Proportionnelle - Intégrale (PI)

- La régulation Proportionnelle - Intégrale - Dérivée (PID)

ce que l'on souhaite obtenir :

- le dépassement réduit

- le temps de réponse rapide (ou la bande passante large)

- l'écart entre la sortie et la consigne du système est nul en régime permanent.

- une bonne robustesse par rapport à la perturbation et aux variations des paramètres du système.

pour nos simulateurs, c'est principalement les 2 premiers objectifs

Compréhension des 3 termes :

un PID : Proportionnel / Intégral /Dérivé

http://www.schneider-electric.fr/fr/faqs/FA20171/

* Le gain proportionnel

Il permet d'atteindre la consigne au plus vite, en contrepartie, si le gain est trop élevé, la réponse risque de dépasser la consigne.

* Le gain intégral

Il permet de corriger l'erreur de dépassement de la réponse à la consigne lorsque le gain proportionnel est trop important,

mais il peut lui-même induire un écart résiduel entre la consigne et la réponse à la consigne.

* Le gain dérivé

Il permet d'atténuer l'écart résiduel généré par le gain intégral.

Facteurs favorables :

- une fréquence d'échantillonnage élevée (cela permet d'utiliser la Dérivation)

- limitez le bruit de votre signal : soignez le blindage de vos câbles !

Méthodes de réglages :

- la théorie compliquée :

on modélise intégralement le système (jeux, frottements, fréquence de la boucle de rétroaction, couple moteur...) et puis on calcule les coefficients par une étude mathématique.

Ceci n'est évidement pas applicable à notre situation DIY.

- à la mano...

mais pas n'importe comment en suivant une progression précise dans les essais, on paramètre progressivement le système.

La "seconde" méthode empirique de Ziegler-Nichols est très répandue dans l’industrie ou chez les automaticiens pour régler les PIDs.

Elle a l’avantage de ne pas nécessiter de modélisation précise du système asservi, mais se contente d’une suite d'essais expérimentaux, ce qui rend cette méthode très simple :

* démarrez avec Ki=0 et Kd=0

* augmentez Kp jusqu'à l'apparition d'une oscillation (pour des moteurs, il s’agira plutôt d’une vibration autour de la position demandée).

* notez ce Kp limite

* mesurez la période des oscillations T osc

-> utilisez un chronomètre (mesurer la durée de 10 oscillations par exemple,

-> ou plus visuel utilisez un graphe de la position du moteur (SMC3) : la période est la durée entre 2 sommets de la sinusoïde

* il ne reste plus qu'à calculer les paramètres cibles avec les simples formules suivantes

* vous pouvez ensuite ajuster autour de ces valeurs mais sans trop vous éloigner

- outils :

SMC3 app pour afficher l'écart entre consigne et position, pour réglage du PID

- les limites :

Attention, en pratique on ne peut pas augmenter les coefficients à volonté.

En effet, à un moment on atteint le seuil du système mécanique : en additionnant le P, le I et le D, on dépasse les capacités du moteur (accélération plafonnée).

Dans ce cas le signal PID sera tronqué et donc la régulation ne fonctionnera plus... car le modèle considéré jusqu’ici ne sera alors plus valable.

Attention, la méthode de Ziegler-Nichols donne un gain agressif et a tendance à favoriser les dépassements.

Documents :

un synthétique doc en anglais très bien fait (j'ai une traduction en cours... depuis longtemps...)

http://www.wescottdesign.com/articles/pid/pidWithoutAPhd.pdf

http://www.energieplus-lesite.be/index.php?id=11247

explications imagées en prenant l'exemple de notre conduite d'une auto

http://www.ferdinandpiette.com/blog/2011/0...ire-de-calculs/

http://www.totofweb.net/projets/pid/rapport.pdf

Codes arduino :

application par ferdinandpiette à un code Arduino : http://www.ferdinandpiette.com/blog/2012/0...r-avec-arduino/

un code complet Arduino avec PID

https://www.usinages.com/threads/cherche-ai...ino.56210/print

http://playground.arduino.cc/Code/PIDLibrary

http://playground.arduino.cc/Code/PIDAutotuneLibrary

- voir le code de Wanegain [TUTO] Configurer SimTools + code XPID arduino

- voir le code de Lipide512 qui est un simple P (pas de I ni de D) tuto AàZ : playseat 2DOF arduino/motomonster/MEG12V1

Momoclic a écrit :

Le PID

Après la mise en œuvre mécanique d'un capteur de position
efficace, nous sommes confronté à l'aspect "temps réel" du problème. En
effet rien n'est instantané, il faut du temps pour atteindre la position
de consigne (celle demandé par le jeu) et stabiliser cette position
(temps d'arrêt du moteur qui continue plus ou moins à tourner malgré que
le courant soit coupé ou inversé). Pour gérer ce phénomène il existe
une méthode de régulation appelé PID pour "Proportionnelle, Intégrale et
Dérivée".

Cette méthode n'a rien de bien compliqué en elle même et
pour mieux l'appréhender je vous invite à lire la page de Ferdinand
Piette : Implémenter un PID sans faire de calculs !

Aucune
inquiétude à avoir pour sa mise en œuvre, les versions de logiciel mise
à votre disposition sur le site le prennent parfaitement en compte.
Avec ces informations, et d'autres, vous pourrez peut-être améliorer ou
faire évoluer votre simulateur.

Note : Un bon réglage du PID est
indispensable pour assurer un fonctionnement correct du simulateur. Il
doit être parfaitement réglé avant de se lancer dans le paramétrage de
SimTools.

Si vous souhaitez affiner le PID, Adp-sys a réalisé un générateur de code très pratique :

Générateur de code PID pour Arduino et SimTools

Afficher plus

Wanegain a écrit :

Pour régler correctement un PID, il est quand même indispensable de
pouvoir visualiser la courbe de régulation (j'utilise SMC3Utils).

Ca doit faire près d'un an que je dis que je vais faire une vidéo sur le réglage du PID...

Le site web qui génère le code Arduino, c'est pour le code que je fournis avec une ou plusieurs Sabertooth derrière

en français : http://www.ferdinandpiette.com/blog/2012/04/a…r-avec-arduino/

en anglais : https://www.teachmemicro.com/arduino-pid-control-tutorial/

je pense utiliser la librairie de Brett https://github.com/br3ttb/Arduino-PID-Library

si vous aimez la théorie, deux pdf intéressants :pidWithoutAPhd.pdfTuning_Servomotors.pdf