Instruction Manual

运动控制功能原理介绍 81
PCI-8254 / PCI-8258
(1) 数据长度 : 设定数据长度是为了决定程序要计算多少组 PID 控制
器的增益值。在理想状况上，同一个系统根据相同算法设计出的PID
控制器其每组增益值结果应该相同，但因为量测或其他因素造成的
误差，会使每组量测结果略有不同，因此我们必须提供可量化指标
(Index)，以提供使用者判断结果是否合理，在此我们使用统计上常
用的平均值计算 PID 控制器增益值并显示在 MCP2 的 Final value 窗
口上，以标准偏差作为计算流程是否成功的依据，并显示在 MCP2
的 Fluctuation 窗口上。举例来说，若用户设定数据长度为 200，程
序会计算 200 组 PID 增益值的平均值和标准偏差 ( 或是变动率 )，若
是所有计算结果标准偏差 ( 或是变动率 ) 小于 10%，则可视为计算
完成，而估算出的增益值也会有一定程度可信度。
(2) 磁滞范围 : 此设定目的是为了缩小上述标准偏差，而能使每次计
算结果都能尽量一致。举例来说，仅改变磁滞范围情况下，我们可
由下表结果得知标准偏差的确随调大磁滞范围而减少。反过来说，
过大磁滞范围设定所设计出的 PID 控制器，如下表所示，系统带宽
会较低，因此系统反应速度会较慢。无论如何调整，我们可以确保
设计出的控制器能使系统都能在一个固定规格范围内，如下表所
示， Phase margin 都等于 60 度。
(3) 取样时间 : 此设定为决定 Encoder 的取样时间，因此也会影响到
计算结果。下表为改变取样时间下所得的结果，我们可得知系统的
带宽大致相同，但是有达到缩小标准偏差的目的，同样也符合
Phase margin 等于 60 度的系统规格。
磁滞范围
KP 增益值
标准偏差 (%)
KI 增益值
标准偏差 (%)
KD 增益值
标准偏差 (%)
Band
width(Hz)
Phase
margin(degree)
150 5.123 7.887 2.378 22 60
250 4.087 6.383 1.845 18.8 60
350 2.718 4.313 1.183 17.7 60
450 3.056 4.880 1.277 16.5 60
取样时间
KP 增益值
标准偏差
(%)
KI 增益值
标准偏差
(%)
KD 增益值
标准偏差
(%)
Band
width(Hz)
Phase
margin(degree)
500 4.918 7.634 2.298 22 60
300 3.562 5.580 1.574 23.8 60
200 2.552 3.970 1.154 23.8 60
100 1.087 1.707 0.478 23.8 60
preliminary