机器人控制基础：串级PID控制算法的参数如何整定？

目录

一、整定前的准备

二、内环（副环）参数整定（核心步骤）

1. 断开主环，单独测试内环

2. 内环参数整定（按 “比例→积分→微分” 顺序）

（1）比例系数（kp）整定

（2）积分系数（ki）整定

（3）微分系数（kd）整定（可选）

3. 验证内环抗扰动能力

三、外环（主环）参数整定（基于内环稳定的基础）

1. 闭合主环，以内环为执行器

2. 主环参数整定（按 “比例→积分→微分” 顺序）

（1）比例系数（kp）整定

（2）积分系数（ki）整定

（3）微分系数（kd）整定（可选）

3. 验证主环稳态精度与动态性能

四、实用整定方法（工程经验）

五、注意事项

总结

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串级 PID 的参数整定是其能否发挥性能的关键，核心原则是 **“先整定内环（副环），再整定外环（主环）”**。这是因为内环（副环）的主要作用是快速抑制扰动、提供快速响应，必须先让内环稳定且性能达标，才能为外环（主环）的精确控制奠定基础。以下是具体的整定步骤、方法及注意事项：

一、整定前的准备

1. 明确系统结构
   确定主环和副环的被控量（如位置环 + 速度环、温度环 + 功率环），明确：

   • 副环（内环）：响应速度快，负责抑制内环扰动（如负载波动、传感器噪声）；
   • 主环（外环）：响应速度慢（通常为内环的 1/5~1/10），负责最终目标的精确控制（如位置精度、温度稳定性）。

2. 设定控制周期
   内环周期必须远小于外环周期（推荐比例 5:1~10:1），例如：

   • 速度环（内环）：1ms；位置环（外环）：10ms；
   • 功率环（内环）：5ms；温度环（外环）：50ms。