我正在从事一个机器人项目，其中涉及控制大型机械臂的位置。建议是使用双 PID 循环，我想知道这涉及到什么。
正如我所描述的那样，第一个 PID 回路应该处理手臂的速度（因为预计它会很重且很长，因此“更难”控制），然后是第二个来控制手臂的位置arm 并将其值输入第一个 PID。
我以前使用过 PID，按照wikipedia 上提供的表格来校准回路。 （又名：不要以为我可以使用复杂的方法来校准环路）
因此，我正在寻找一些好的资源来帮助校准循环，以及一些关于如何使其工作的信息（伪代码），以及这是否是一个好主意。
【问题讨论】：
大多数机器人手臂都有一个用于控制电机扭矩的低电平电流回路，另一个用于控制速度的低电平电压回路，以及一个用于控制电机位置的更高电平的位置回路。您希望尽可能建立一个前馈系统来解释重力和摩擦等已知影响。您希望低级循环尽可能快地运行。更高级别的位置循环可能会稍微慢一些。例如，低电平循环可能以 5Khz（每 0.0002 秒）运行，位置循环以 250 Hz（0.004 秒）运行。
【讨论】：
模拟您的循环。我不能强调这一点（特别是如果您将采用手动调整方法）。如果您可以访问它，Simulink 就是您的最佳选择。如果没有，还有其他方法可以为手臂建模。
如果您确定两个循环是最好的方法（我不相信），那么首先将问题分解为两个不同的控制循环并独立解决它们。例如，首先开发一个速度环，以实现并保持具有可接受控制性能的速度目标。然后，开发一个位移循环，以使用少量固定的离散速度来实现和保持位置。
一旦这两个问题得到您满意的解决，您就可以使用位移环来设置速度环的目标。这就是模拟变得至关重要的地方：控制系统将是非线性的（但在应用恒定系数 PID 时，您实际上是在假设合理的线性度量）。您正在通过使用位移环为您的速度环设置可变目标来复合非线性。时机很关键：在设定新的速度目标之前，位移环必须给速度环一些时间来实现目标。
调整将是一个挑战。我通过完全避免调整解决了一个复杂的 PID 问题。相反，我使用模拟退火算法来发现最佳 PID 系数。请注意，这种方法假设了两件事：a) 可以可靠地模拟问题，b) 存在客观的性能标准。
【讨论】：