前馈 + PID 模块(摩擦/重力/模型补偿)

模块描述

在 PID 之外加“我提前知道你要干啥”的前馈,常见于轨迹跟随、负载变化(重力/摩擦)明显的系统:稳、快、还不容易抖。

原理

  • 控制量 (u = u{ff} + u{fb})
  • (u{ff}) 来自简化模型:如电机 (Kt)、重力补偿 (mg\sin\theta)、速度前馈等

接口

与 PID 相同(编码器/IMU/ADC → PWM/DAC)

板上设置

  • 载荷参数/重心:拨码/串口写入;摩擦补偿阈值(死区)

电气指标

  • 关键是 PWM 分辨率(≥10bit 更舒服)与控制周期稳定性(定时器)

使用说明

  • 前馈先上“最保守版本”,再用反馈补差;前馈错得离谱会让系统更差。

典型元器件

  • 高分辨率 PWM MCU(STM32G4/H7、RP2040 等)
  • 高精度编码器/磁编:AS5600/AS5048(I2C/SPI)

关联赛题

  • 轨迹跟随、机械结构带重力项(云台/摆臂)、高速响应题