Wenn der Quadrocopter ein nichtlineares MIMO-System ist, wie kann er mit PID gesteuert werden?

Ich weiß, dass es sehr üblich ist, Quadcopter mit PID-Algorithmen zu steuern. Ich frage mich nur, ob es kein Problem ist, dass das System stark nichtlinear ist und mehrere Ein- und Ausgänge hat. Muss das Modell linearisiert werden, damit PID-Algorithmen verwendet werden können?

Danke im Voraus!

Ich stimme dafür, diese Frage als nicht zum Thema gehörend zu schließen, da sie eher mit Programmierung und nicht mit Luftfahrt an sich verbunden ist.
@CarloFelicione Wie ist diese Programmierung? Das ist Kontrolltheorie!
Wie andere bereits betont haben, sind MIMO und PID nicht exklusiv. Genauer gesagt, ein Quadcopter ist nicht wirklich das, woran ich denke, wenn ich über die Komplexität von MIMO spreche. Der Multirotor ist eher wie ein Bündel vollständig entkoppelter SISO-Systeme, die parallel laufen.

Antworten (2)

Wenn der Quadrocopter ein nichtlineares MIMO-System ist, wie kann er mit PID gesteuert werden?

Genau wie du später erwähnst:

Muss das Modell linearisiert werden, damit PID-Algorithmen verwendet werden können?

Ja das ist richtig.

Um es etwas expliziter zu machen, brauchen Sie zwei Dinge:

  • Linearisieren des Systems (normalerweise um einen sogenannten "Arbeitspunkt", z. B. Reisebedingungen)
  • entkoppeln Sie das System (da ein linearisiertes MIMO immer noch ein MIMO ist, benötigen Sie einen Satz von 4 SISOs)

Das Erreichen des ersten ist ziemlich einfach, wie ich bereits erwähnt habe, Sie müssen "nur" einen Arbeitspunkt auswählen. Die zweite ist stattdessen etwas aufwändiger und erfordert Annahmen über die anzutreffenden Flugbedingungen, außerdem ist es nicht immer möglich, einige Fahrzeuge haben ihre Dynamik so gekoppelt, dass eine Entkopplung keine Option ist (und daher tendieren einfache PIDs dazu keine praktikable Option, wenn Sie sie manuell einstellen müssen).

Sie können PID-Algorithmen verwenden, um ziemlich komplexe Systeme zu steuern. Schließlich ist es nur ein Feedback-System, was an sich schon ein robustes Konzept ist. Das Problem besteht vielmehr darin, sie optimal zu steuern ; oder mit anderen Worten, wie man die besten Gewinne auswählt.

Alle klassischen Methoden der Verstärkungsauswahl erfordern eine Linearisierung des Systems um einen bestimmten Punkt (Flugzustand) oder mehrere Punkte mit Verstärkungsplanung. Aber nichts hindert Sie daran, wahllos an der Steuerung herumzubasteln, bis sie funktioniert.

Letzteres ist nicht so dumm, wie es klingt. Es hat sich gezeigt, dass verschiedene genetische Algorithmen PIDs für komplexe nichtlineare/MIMO-Systeme sehr erfolgreich optimieren.

Wenn der Quadrocopter ein nichtlineares MIMO-System ist, wie kann er mit PID gesteuert werden?
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