به نظر می رسد که ما هر آنچه را که نیاز بود، حتی بیشتر از آنچه که لازم بود (در چارچوب این مقاله) شرح دادیم. حالا بیایید کلاس کشتی را از آن به ارث ببریم کشتی، که باید بتواند حرکت کند و بچرخد:

SpaceShip.cs

با استفاده از UnityEngine؛ با استفاده از System.Collections. با استفاده از System.Collections.Generic; فضای نام Assets.Scripts.SpaceShooter.Bodies ( کلاس عمومی Ship: BaseBody ( عمومی Vector2 _movement = new Vector2(؛ public Vector2 _target = new Vector2(); public float _rotation = 0f; public void FixedUpdate() ( float torque ( float torque = ControlRotate _چرخش؛ نیروی بردار2 = ControlForce(_movement)؛ _rb2d.AddTorque(گشتاور؛ _rb2d.AddRelativeForce(نیرو)؛ ) عمومی شناور ControlRotate(Vector2 rotate) (نتیجه شناور = 0f؛ نتیجه بازگشت؛ ) عمومی Vector2 ControlForce(Vector2) (نتیجه Vector2 = New Vector2()؛ نتیجه بازگشت؛ ) )

در حالی که هیچ چیز جالبی در آن وجود ندارد، در حال حاضر فقط یک کلاس خرد است.

همچنین کلاس پایه (انتزاعی) را برای همه کنترلرهای ورودی BaseInputController شرح خواهیم داد:

BaseInputController.cs

با استفاده از UnityEngine؛ با استفاده از Assets.Scripts.SpaceShooter.Bodies. فضای نام Assets.Scripts.SpaceShooter.InputController ( enum public eSpriteRotation (Rigth = 0، Up = -90، Left = -180، Down = -270) کلاس انتزاعی عمومی BaseInputController: MonoBehaviour ( public ShiBobject _agentObgent; public GameObject _agentObgent; به مولفه منطقی کشتی public eSpriteRotation _spriteOrientation = eSpriteRotation.Up؛ //این به دلیل جهت گیری غیر استاندارد Sprite "بالا" به جای "راست" public abstract void ControlRotate(float dt); public abstract void ControlForce است. (float dt)؛ Public Void Start() ( _agentObject = gameObject؛ _agentBody = gameObject.GetComponent ()؛ ) باطل مجازی عمومی FixedUpdate() ( float dt = Time.fixedDeltaTime; ControlRotate(dt)؛ ControlForce(dt)؛ ) Public void Update() ( //TO DO ) ) )

و در نهایت، کلاس کنترلر پخش PlayerFigtherInput:

PlayerInput.cs

با استفاده از UnityEngine؛ با استفاده از Assets.Scripts.SpaceShooter.Bodies. فضای نام Assets.Scripts.SpaceShooter.InputController ( کلاس عمومی PlayerFigtherInput: BaseInputController ( override public void ControlRotate(float dt) (// تعیین موقعیت ماوس نسبت به پخش کننده Vector3 worldPos = Input.mousePosition. (worldPos)؛ / / مختصات اشاره گر ماوس را ذخیره کنید float dx = -this.transform.position.x + worldPos.x؛ float dy = -this.transform.position.y + worldPos.y؛ //انتقال جهت Vector2 target = New Vector2(dx,dy)؛ _agentBody._target = target؛ //محاسبه چرخش با توجه به ضربات کلید float targetAngle = Mathf.Atan2(dy, dx) * Mathf.Rad2Deg؛ _agentBody._targetAngle = targetAngle + (floatrient)_spriteO .

به نظر می رسد که ما تمام کرده ایم، اکنون می توانیم در نهایت به سراغ چیزی برویم که همه اینها برای چه شروع شده است، یعنی. کنترلرهای PID (امیدوارم فراموش نکرده باشید؟). اجرای آن ساده به نظر می رسد:

ما مقادیر پیش‌فرض ضرایب را از هوای رقیق می‌گیریم: این یک ضریب ساده از قانون کنترل تناسبی Kp = 1 خواهد بود، مقدار کمی از ضریب برای قانون کنترل دیفرانسیل Kd = 0.2، که باید حذف شود. نوسانات مورد انتظار و یک مقدار صفر برای Ki، که به این دلیل انتخاب شده است که در نرم افزار ما مدل هیچ خطای ثابتی ندارد (اما همیشه می توانید آنها را معرفی کنید و سپس قهرمانانه با کمک یکپارچه ساز مبارزه کنید).

حالا بیایید به کلاس Spaceship خود برگردیم و سعی کنیم از ایجاد خود به عنوان یک کنترل کننده چرخش سفینه فضایی در روش ControlRotate استفاده کنیم:

کنترل کننده PID موقعیت زاویه ای دقیق فضاپیما را تنها با استفاده از گشتاور انجام می دهد. همه چیز منصفانه است، فیزیک و اسلحه های خودکششی، تقریباً مانند زندگی واقعی.

و بدون این Quaternion.Lerp شما

اگر (!_rb2d.freezeRotation) rb2d.freezeRotation = true; float deltaAngle = Mathf.DeltaAngle(_myTransform.eulerAngles.z، targetAngle); float T = dt * Mathf.Abs(_rotationSpeed ​​/ deltaAngle); // تبدیل زاویه به بردار Quaternion rot = Quaternion.Lerp(_myTransform.rotation, Quaternion.Euler(new Vector3(0, 0, targetAngle)), T); // تغییر چرخش شی _myTransform.rotation = rot;

کد منبع حاصل از Ship.cs در زیر اسپویلر قرار دارد

با استفاده از UnityEngine؛ با استفاده از Assets.Scripts.Regulator. فضای نام Assets.Scripts.SpaceShooter.Bodies ( کلاس عمومی Ship: BaseBody ( عمومی GameObject _flame; public Vector2 _movement = new Vector2(); public Vector2 _target = new Vector2(); public float _targetAngle = 0f; public float _angle = 0f; SimplePID _angleController = جدید SimplePID(); public void FixedUpdate() (گشتاور شناور = ControlRotate(_targetAngle)؛ نیروی Vector2 = ControlForce(_movement); _rb2d.AddTorque(گشتاور)؛ _rb2d.AddRelativeForce(float عمومی(float Control)). چرخش) ( float MV = 0f؛ float dt = Time.fixedDeltaTime؛ _angle = _myTransform.eulerAngles.z؛ //محاسبه خطای float angleError = Mathf.DeltaAngle(_angle, rotate); //دریافت شتاب اصلاحی MV_Control Update( angleError, dt؛ return MV; ) public Vector2 ControlForce(Vector2 move) (Vector2 MV = new Vector2(); //یک قطعه کد برای جلوه ویژه یک موتور در حال کار به خاطر if (حرکت !=) Vector2.zero) ( if (_flame != null) ( _flame.SetActive(true); ) ) else ( if (_flame != null) ( _flame.SetActive(false); ) ) MV = حرکت; بازگشت MV; ))))

همه؟ بریم خونه؟

WTF! چه اتفاقی می افتد؟ چرا کشتی به طرز عجیبی می چرخد؟ و چرا اینقدر شدید از اجسام دیگر پرتاب می شود؟ آیا این کنترلر PID احمقانه کار نمی کند؟

وحشت نکنید! بیایید سعی کنیم بفهمیم چه خبر است.

در لحظه ای که یک مقدار SP جدید دریافت می شود، یک پرش شدید (به صورت گام به گام) در عدم تطابق خطا وجود دارد، که همانطور که به یاد می آوریم، به این صورت محاسبه می شود: بر این اساس، یک جهش شدید در خطای مشتق وجود دارد که ما آن را در محاسبه می کنیم. این خط کد:

البته می‌توانید طرح‌های تمایز دیگری را امتحان کنید، به عنوان مثال، سه نقطه، یا پنج نقطه، یا...، اما باز هم کمکی نمی‌کند. خوب، آنها مشتقات پرش های تیز را دوست ندارند - در چنین نقاطی تابع قابل تمایز نیست. با این حال، ارزش آزمایش با طرح های مختلف تمایز و ادغام را دارد، اما پس از آن و نه در این مقاله.

فکر می‌کنم زمان ساخت نمودارهای فرآیند انتقال فرا رسیده است: عمل گام‌به‌گام از S(t) = 0 تا SP(t) = 90 درجه برای بدنی با وزن 1 کیلوگرم، طول بازوی نیرویی 1 متر و مرحله شبکه تمایز 0.02 ثانیه - درست مانند مثال ما در Unity3D (در واقع، نه به طور کامل؛ هنگام ساخت این نمودارها، در نظر گرفته نشد که ممان اینرسی به هندسه جسم جامد بستگی دارد، بنابراین فرآیند گذرا کمی خواهد بود. متفاوت است، اما هنوز به اندازه کافی برای نمایش مشابه است). تمام مقادیر موجود در نمودار در مقادیر مطلق آورده شده است:


هوم، اینجا چه خبر است؟ پاسخ کنترل کننده PID کجا رفت؟

تبریک می گویم، ما به تازگی با پدیده ای به عنوان "لگد" مواجه شده ایم. بدیهی است، در زمانی که فرآیند هنوز PV = 0 است، و نقطه تنظیم از قبل SP = 90 است، آنگاه با تمایز عددی یک مقدار مشتق از مرتبه 4500 به دست می‌آوریم که در ضرب می‌شود. Kd=0.2و با یک تروم متناسب جمع کنید، به طوری که در خروجی یک مقدار شتاب زاویه ای 990 به دست می آوریم، و این در حال حاضر یک خشم کامل در مدل فیزیکی Unity3D است (سرعت های زاویه ای به 18000 درجه بر ثانیه می رسد... من فکر می کنم این مقدار محدود کننده سرعت زاویه ای برای RigidBody2D).

• شاید ارزش آن را داشته باشد که ضرایب را به صورت دستی انتخاب کنید تا پرش چندان قوی نباشد؟
• نه! بهترین چیزی که در این راه می توانیم به دست آوریم، دامنه کوچک پرش مشتق است، اما خود پرش همان طور که بوده باقی می ماند و در این صورت مولفه دیفرانسیل می تواند کاملاً بی اثر شود.

با این حال، می توانید آزمایش کنید.

تلاش شماره دو اشباع

منطقی است که واحد درایو(در مورد ما، موتورهای مانور مجازی Spaceship)، نمی توانند مقادیر زیادی را که تنظیم کننده دیوانه ما می تواند تولید کند، کنترل کند. بنابراین اولین کاری که انجام خواهیم داد این است که خروجی رگولاتور را اشباع کنیم:

و یک بار دیگر کلاس Ship بازنویسی شده به این صورت است:

فضای نام Assets.Scripts.SpaceShooter.Bodies ( کلاس عمومی Ship: BaseBody ( عمومی GameObject _flame; public Vector2 _movement = new Vector2(); public Vector2 _target = new Vector2(); public float _targetAngle = 0f; public float _angle = 0f; float _thrust = 1f؛ public SimplePID _angleController = SimplePID جدید(0.1f,0f,0.05f)؛ public void FixedUpdate() ( _torque = ControlRotate(_targetAngle, _thrust); _force = ControlForce(_movement); _rb2d.Ad. _rb2d.Add. eulerAngles .z، targetAngle؛ //دریافت شتاب اصلاحی CO = _angleController.Update(angleError, dt)؛ //اشباع MV = CO؛ اگر (MV > thrust) MV = رانش؛ اگر (MV)< -thrust) MV = -thrust; return MV; } public Vector2 ControlForce(Vector2 movement) { Vector2 MV = new Vector2(); if (movement != Vector2.zero) { if (_flame != null) { _flame.SetActive(true); } } else { if (_flame != null) { _flame.SetActive(false); } } MV = movement * _thrust; return MV; } public void Update() { } } }

طرح نهایی اسلحه های خودکششی ما به این صورت خواهد بود

در همان زمان، مشخص می شود که خروجی کنترلر CO(t)کمی متفاوت از متغیر کنترل شده فرآیند است MV(t).

در واقع، از این مکان می توانید یک موجودیت بازی جدید اضافه کنید - واحد درایو، که از طریق آن فرآیند کنترل می شود، منطق آن می تواند پیچیده تر از Mathf.Clamp () باشد، به عنوان مثال، می توانید گسسته سازی مقادیر را معرفی کنید (به طوری که فیزیک بازی را با مقادیر وارده بارگذاری نکنید. در ششم بعد از نقطه اعشار)، یک منطقه مرده (دوباره، نه منطقی است که فیزیک را با واکنش های بسیار کوچک اضافه کنیم)، یک تاخیر در کنترل و غیرخطی بودن (مثلاً یک سیگموئید) درایو وارد کنید، و سپس ببینید آنچه از آن می آید

پس از راه اندازی بازی، متوجه خواهیم شد که سفینه فضایی در نهایت قابل کنترل شده است:

اگر نمودار بسازید، می بینید که پاسخ کنترلر به این صورت است:


در اینجا، مقادیر نرمال شده قبلاً استفاده شده است، زاویه ها با مقدار SP تقسیم می شوند و خروجی کنترلر نسبت به حداکثر مقداری که در آن اشباع قبلاً رخ می دهد، نرمال می شود.

در زیر یک جدول شناخته شده از اثر افزایش پارامترهای کنترل کننده PID ( چگونه می توانم فونت را کوچکتر کنم، در غیر این صورت جدول خط خطی مرنگ جا نمی شود؟):

و الگوریتم کلی برای تنظیم دستی کنترلر PID به شرح زیر است:

1. ضرایب متناسب را با پیوندهای دیفرانسیل و انتگرال خاموش انتخاب می کنیم تا زمانی که نوسانات خود شروع شود.
2. با افزایش تدریجی مولفه دیفرانسیل از شر نوسانات خود خلاص می شویم
3. اگر یک خطای کنترل باقی مانده (جابجایی) وجود داشته باشد، با استفاده از جزء انتگرال آن را حذف می کنیم.

هیچ مقدار کلی برای پارامترهای کنترل کننده PID وجود ندارد: مقادیر خاص فقط به پارامترهای فرآیند (ویژگی انتقال آن) بستگی دارد: یک کنترل کننده PID که به خوبی با یک شی کنترلی کار می کند با دیگری کار نمی کند. علاوه بر این، ضرایب برای اجزای متناسب، انتگرال و دیفرانسیل نیز به یکدیگر وابسته هستند.

تلاش شماره سه یک بار دیگر مشتقات

با وصل کردن یک عصا به شکل محدود کردن مقادیر خروجی کنترلر، ما هنوز مهمترین مشکل کنترلر خود را حل نکردیم - وقتی خطا در ورودی کنترلر به تدریج تغییر می کند، جزء دیفرانسیل خوب عمل نمی کند. در واقع، بسیاری از عصاهای زیر بغل دیگر وجود دارند، به عنوان مثال، در لحظه تغییر ناگهانی در SP، قطعه دیفرانسیل را "خاموش" کنید یا فیلترهای پایین گذر را بین آنها نصب کنید. SP(t)و عملیاتی که به دلیل آن خطا به تدریج افزایش می یابد یا می توانید کاملاً بچرخید و از یک فیلتر کالمن واقعی برای صاف کردن داده های ورودی استفاده کنید. به طور کلی، بسیاری از عصا وجود دارد، و اضافه کنید مشاهده کنندهالبته من دوست دارم، اما این بار نه.

بنابراین، اجازه دهید به مشتق خطای عدم تطابق برگردیم و به دقت به آن نگاه کنیم:

متوجه چیزی شدی؟ اگر دقت کنید، متوجه خواهید شد که به طور کلی، SP(t) در طول زمان تغییر نمی کند (به جز لحظات تغییر مرحله زمانی که کنترلر یک فرمان جدید دریافت می کند). مشتق آن صفر است:

به عبارت دیگر، به جای یک خطای مشتق که قابل تمایز است نه همه جامی توانیم از مشتق یک فرآیند استفاده کنیم که در دنیای مکانیک کلاسیک معمولاً در همه جا پیوسته و متمایز است و نمودار سیستم کنترل خودکار ما قبلاً به شکل زیر خواهد بود:

بیایید کد کنترلر را اصلاح کنیم:

و اجازه دهید روش ControlRotate را کمی تغییر دهیم:

و-و-و-و... اگر بازی را شروع کنید، متوجه می شوید که در واقع از آخرین تلاش هیچ تغییری نکرده است، این همان چیزی است که باید ثابت می شد. با این حال، اگر اشباع را حذف کنید، نمودار پاسخ تنظیم کننده به شکل زیر خواهد بود:


پرش CO(t)هنوز وجود دارد، اما دیگر به بزرگی همان ابتدا نیست و مهمتر از همه، قابل پیش بینی شده است، زیرا منحصراً توسط مؤلفه متناسب ارائه می شود و با حداکثر خطای عدم تطابق ممکن و بهره متناسب کنترل کننده PID محدود می شود (و این قبلاً نشان می دهد که Kpمنطقی است که کمتر از واحد را انتخاب کنید، به عنوان مثال، 1/90f، اما به مرحله شبکه تمایز بستگی ندارد (یعنی. dt). به طور کلی، من قویاً توصیه می کنم از مشتق فرآیند به جای خطا استفاده کنید.

فکر می کنم اکنون هیچ کس را شگفت زده نخواهد کرد، اما به همان ترتیبی که می توانید آن را با آن جایگزین کنید، اما ما در این مورد نمی مانیم، می توانید خودتان آزمایش کنید و در نظرات بگویید که چه چیزی از آن بیرون آمد (جالب ترین)

تلاش شماره چهار پیاده سازی های جایگزین کنترل کننده PID

علاوه بر نمایش ایده آل کنترل کننده PID که در بالا توضیح داده شد، در عمل اغلب از فرم استاندارد بدون ضرایب استفاده می شود. کیو Kd، به جای آن از ثابت های موقت استفاده می شود.

این رویکرد به این دلیل است که تعدادی از تکنیک ها برای تنظیم کنترلر PID بر اساس ویژگی های فرکانس کنترل کننده PID و فرآیند است. در واقع، کل TAU حول ویژگی‌های فرکانس فرآیندها می‌چرخد، بنابراین برای کسانی که می‌خواهند عمیق‌تر بروند و ناگهان با نام‌گذاری جایگزین مواجه شوند، مثالی از به اصطلاح را ارائه می‌دهم. فرم استانداردکنترل کننده PID:

که در آن ثابت تمایز است که بر پیش بینی وضعیت سیستم توسط تنظیم کننده تأثیر می گذارد،
- ثابت ادغام، که بر فاصله میانگین خطا توسط پیوند انتگرال تأثیر می گذارد.

اصول اولیه برای تنظیم یک کنترلر PID به شکل استاندارد شبیه به کنترل کننده PID ایده آل است:

• افزایش ضریب متناسب باعث افزایش عملکرد و کاهش حاشیه پایداری می شود.
• با کاهش مولفه انتگرال، خطای کنترل با گذشت زمان سریعتر کاهش می یابد.
• کاهش ثابت ادغام حاشیه پایداری را کاهش می دهد.
• افزایش در مولفه دیفرانسیل، حاشیه پایداری و عملکرد را افزایش می دهد

کد منبع فرم استاندارد را می توان در زیر اسپویلر یافت

فضای نام Assets.Scripts.Regulator ( کلاس عمومی StandartPID ( شناور عمومی Kp, Ti, Td؛ خطای شناور عمومی, CO؛ شناور عمومی P, I, D؛ شناور خصوصی lastPV = 0f؛ عمومی StandartPID() (Kp = 0.1f؛ Ti = 10000f؛ Td = 0.5f؛ بایاس = 0f؛ ) عمومی StandardPID(شناور Kp، شناور Ti، شناور Td) (این.Kp = Kp؛ این.Ti = Ti؛ این.Td = Td؛ ) به روز رسانی شناور عمومی (شناور) خطا، float PV، float dt) ( this.error = خطا؛ P = خطا؛ I += (1 / Ti) * خطا * dt؛ D = -Td * (PV - آخرین PV) / dt؛ CO = Kp * ( P + I + D)؛ آخرین PV = PV؛ CO بازگشت؛ )))

مقادیر پیش فرض Kp = 0.01، Ti = 10000، Td = 0.5 هستند - با این مقادیر کشتی بسیار سریع می چرخد ​​و حاشیه پایداری خاصی دارد.

علاوه بر این فرم از کنترلر PID، به اصطلاح فرم مکرر:

ما در مورد آن صحبت نمی کنیم، زیرا ... در درجه اول برای برنامه نویسان سخت افزاری که با FPGA ها و میکروکنترلرها کار می کنند مرتبط است، جایی که چنین پیاده سازی بسیار راحت تر و کارآمدتر است. در مورد ما - بیایید چیزی به انبوه های Unity3D بدهیم - این فقط اجرای دیگری از یک کنترلر PID است که بهتر از سایرین نیست و حتی کمتر قابل درک است، بنابراین بیایید یک بار دیگر از اینکه چقدر خوب است که در سی شارپ دنج برنامه ریزی کنیم خوشحال باشیم. و نه در VHDL وحشتناک و وحشتناک، برای مثال.

به جای نتیجه گیری کجا دیگری یک کنترلر PID اضافه می کنید؟

اکنون بیایید با استفاده از کنترل دو حلقه ای کنترل کشتی را کمی پیچیده کنیم: یک کنترلر PID که قبلاً برای ما آشنا بود _angleController، هنوز مسئول موقعیت یابی زاویه ای است، اما دومی - جدید، _angularVelocityController - سرعت چرخش را کنترل می کند:

هدف تنظیم کننده دوم کاهش سرعت های زاویه ای اضافی با تغییر گشتاور است - این شبیه وجود اصطکاک زاویه ای است که هنگام ایجاد جسم بازی خاموش کردیم. چنین طرح کنترلی [احتمالا] به دست آوردن رفتار پایدارتر کشتی را ممکن می‌سازد، و حتی با ضرایب کنترل تناسبی کنار می‌آید - تنظیم‌کننده دوم تمام نوسانات را کاهش می‌دهد و عملکردی شبیه به جزء دیفرانسیل تنظیم‌کننده اول را انجام می‌دهد. .

علاوه بر این، ما یک کلاس ورودی بازیکن جدید اضافه می کنیم - PlayerInputCorvette، که در آن چرخش ها با فشار دادن کلیدهای راست-چپ انجام می شود، و ما تعیین هدف را با ماوس برای چیز مفیدتر، به عنوان مثال، برای کنترل برجک ترک می کنیم. . در همان زمان، ما اکنون پارامتری به عنوان _turnRate داریم - که مسئول سرعت/پاسخگویی چرخش است (مشخص نیست که بهتر است آن را در کجای InputCONtroller قرار دهیم یا ثابت ارسال کنیم).

همچنین، برای وضوح، یک اسکریپت روی زانوهای خود قرار می دهیم تا اطلاعات اشکال زدایی را نمایش دهد

فضای نام Assets.Scripts.SpaceShooter.UI ( کلاس عمومی Debugger: MonoBehaviour ( Ship _ship; BaseInputController _controller; List _pids = لیست جدید ()؛ فهرست کنید _names = لیست جدید ()؛ Vector2 _orientation = new Vector2(); // از این برای مقداردهی اولیه void Start() استفاده کنید ( _ship = GetComponent ()؛ _controller = GetComponent ()؛ _pids.Add(_ship._angleController); _names.Add("کنترل کننده زاویه"); _pids.Add(_ship._angularVelocityController); _names.Add("کنترل کننده سرعت زاویه ای"); ) // به روز رسانی یک بار در هر فریم نامیده می شود void Update() ( DrawDebug(); ) Vector3 GetDiretion(eSpriteRotation spriteRotation) ( سوئیچ (_controller._spriteOrientation) ( case eSpriteRotation.Rigth: return transform.right؛ case eSpriteRotation. .up؛ case eSpriteRotation.Left: return -transform.right؛ case eSpriteRotation.Down: return -transform.up; ) return Vector3.zero; ) void DrawDebug() (//جهت چرخش Vector3 vectorToTarget = transform.position + 5f * new Vector3(-Mathf.Sin(_ship._targetAngle * Mathf.Deg2Rad)، Mathf.Cos(_ship._targetAngle * Mathf.Deg2Rad)، 0f); // جهت فعلی Vector3 heading = transform.position + 4f * GetDiretion(_controller. _spriteOrientation)؛ //شتاب زاویه ای Vector3 torque = heading - transform.right * _ship._Torque؛ Debug.DrawLine(transform.position, vectorToTarget, Color.white)؛ Debug.DrawLine(transform.position, heading, Color.green); Debug.DrawLine (هدینگ، گشتاور، Color.red)؛ ) void OnGUI() ( float x0 = 10; شناور y0 = 100; float dx = 200; float dy = 40; float SliderKpMax = 1; float SliderKpMin = 0; float SliderKiMax = 0.5f; float SliderKiMin = -.5f; float SliderKdMax = 0.5f; float SliderKdMin = 0; int i = 0; foreach (SimplePID pid در _pids) ( y0 += 2 * dy; GUI.Box(new Rect(25 + x0, 5 + y0, dx, dy), ""); pid.Kp = GUI.HorizontalSlider(new Rect( 25 + x0، 5 + y0، 200، 10)، pid.Kp، SliderKpMin، SliderKpMax؛ pid.Ki = GUI.HorizontalSlider(جدید Rect(25 + x0، 20 + y0، 200، 10)، pid.Ki، SliderKiMin، SliderKiMax؛ pid.Kd = GUI.HorizontalSlider(جدید Rect(25 + x0، 35 + y0، 200، 10)، pid.Kd، SliderKdMin، SliderKdMax؛ سبک GUIStyle1 = سبک جدید =1.ign)؛ TextAnchor.MiddleRight؛ style1.fontStyle = FontStyle.Bold؛ style1.normal.textColor = Color.yellow؛ style1.fontSize = 9؛ GUI.Label(new Rect(0 + x0, 5 + y0, 20, 10), "Kp "، style1)؛ GUI.Label(new Rect(0 + x0, 20 + y0, 20, 10), "Ki", ​​style1); GUI.Label(new Rect(0 + x0, 35 + y0, 20 , 10 ), "Kd"، style1)؛ GUIStyle style2 = new GUIStyle(); style2.alignment = TextAnchor.MiddleLeft؛ style2.fontStyle = FontStyle.Bold؛ style2.normal.textColor = Color.yellow؛ style2.fontSize = 9 ؛ GUI .TextField(new Rect(235 + x0, 5 + y0, 60, 10), pid.Kp.ToString(), style2); GUI.TextField(جدید Rect(235 + x0، 20 + y0، 60، 10)، pid. Ki.ToString(), style2); GUI.TextField(new Rect(235 + x0, 35 + y0, 60, 10), pid.Kd.ToString(), style2); GUI.Label(new Rect(0 + x0, -8 + y0, 200, 10), _names, style2); )))))

کلاس Ship نیز دچار جهش های برگشت ناپذیر شده است و اکنون باید به شکل زیر باشد:

فضای نام Assets.Scripts.SpaceShooter.Bodies ( کلاس عمومی Ship: BaseBody ( عمومی GameObject _flame; public Vector2 _movement = new Vector2(); public Vector2 _target = new Vector2(); public float _targetAngle = 0f; public float _angle = 0f; float _thrust = 1f؛ عمومی SimplePID _angleController = SimplePID جدید (0.1f,0f,0.05f)؛ عمومی SimplePID _angularVelocityController = SimplePID جدید(0f,0f,0f)؛ شناور خصوصی _تورک = 0f؛ شناور عمومی بازگشت _گشتاور ) ) خصوصی Vector2 _force = new Vector2(); public Vector2 _Force ( get ( return _force; ) ) public void FixedUpdate() ( _torque = ControlRotate(_targetAngle, _thrust); _force = ControlForce(_movement, _thrust); _rb2d.AdT(AdT) _گشتاور)؛ _rb2d.AddRelativeForce(_force)؛ ) float عمومی ControlRotate(float targetAngle، float thrust) (float CO = 0f؛ float MV = 0f؛ float dt = Time.fixedDeltaTime؛ _angle = _lerA/Control.ler.z. زاویه چرخش float angleError = Mathf.DeltaAngle(_angle, targetAngle); float torqueCorrectionForAngle = _angleController.Update(angleError, _angle, dt); // کنترل کننده تثبیت سرعت شناور angularVelocityError = -_rb2d.angularVelocity; float torqueCorrectionForAngularVelocity = _angularVelocityController.Update(angularVelocityError, -angularVelocityError, dt); //کل خروجی کنترلر CO = torqueCorrectionForAngle + torqueCorrectionForAngularVelocity; //گسسته کردن در مراحل 100 CO = Mathf.Round(100f * CO) / 100f; //اشباع MV = CO; اگر (CO > thrust) MV = thrust; اگر (CO< -thrust) MV = -thrust; return MV; } public Vector2 ControlForce(Vector2 movement, float thrust) { Vector2 MV = new Vector2(); if (movement != Vector2.zero) { if (_flame != null) { _flame.SetActive(true); } } else { if (_flame != null) { _flame.SetActive(false); } } MV = movement * thrust; return MV; } public void Update() { } } }

چند لینک بیشتر به نمونه های دیگر

راه اندازی رگولاتورها

روابط بین شاخص های کیفیت

شاخص های کیفیتی که در بالا توضیح داده شد با روابط تقریبی به هم مرتبط هستند که فقط برای سیستم های بالاتر از مرتبه دوم معتبر نیستند:

; t p = ; ; M =

برای تنظیم اشیاء کنترل، به عنوان یک قاعده، از کنترل کننده های استاندارد استفاده می شود که می توانند به آنالوگ و گسسته تقسیم شوند. رگولاتورهای گسسته شامل پالس، رله و دیجیتال هستند. آنالوگ قوانین تنظیم استاندارد را اجرا می کند که نام آنها با نام واحدهای استاندارد مطابقت دارد.

سیگنال ورودی برای کنترلرهای آنالوگ مقدار خطای کنترل است که به عنوان تفاوت بین مقادیر تنظیم شده و فعلی پارامتر کنترل شده (e = x - y) تعریف می شود. سیگنال خروجی مقدار عمل کنترلی است که به شیء کنترلی ارائه می شود. تبدیل سیگنال ورودی به سیگنال خروجی طبق قوانین کنترل استاندارد که در زیر مورد بحث قرار گرفته است انجام می شود.

1) P-قانون(مقررات تناسبی) . طبق قانون کنترل تناسبی، عمل کنترل باید متناسب با بزرگی خطا باشد. به عنوان مثال، اگر پارامتر کنترل شده شروع به انحراف از مقدار تنظیم شده کند، در این صورت تاثیر بر جسم باید در جهت مربوطه افزایش یابد. ضریب تناسب اغلب با K1 نشان داده می شود:

سپس تابع انتقال P-regulator شکل می گیرد

W P (s) = K 1.

اگر مقدار خطا به عنوان مثال یک برابر شود، عمل کنترل برابر با K 1 می شود (شکل 1.52 را ببینید).

شکل 1.52

نمونه ای از سیستم با تنظیم کننده P، سیستمی برای پر کردن خودکار یک ظرف (فلاش تانک) است. شکل 1.53 نشان می دهد:

مجموعه L و L - سطح فعلی در مخزن (مقدار قابل تنظیم) و مقدار تنظیم شده آن،

جریان F و تخلیه F - نرخ جریان مایع در داخل و خارج از ظرف.

عمل کنترل F ex. F تخلیه - اختلال است.

اصل کار از شکل مشخص است: هنگامی که ظرف خالی است، شناور دریچه تامین مایع را از طریق براکت باز می کند. علاوه بر این، هرچه اختلاف سطوح e = L back - L بیشتر باشد، شناور کمتر، دریچه بازتر و بر این اساس، جریان مایع F به داخل بیشتر می شود. با پر شدن ظرف، خطا به صفر کاهش می یابد و بر این اساس، F در کاهش می یابد تا زمانی که عرضه به طور کامل متوقف شود. یعنی F pr = K 1. (L پشت - L).

مزیت این اصل تنظیم سرعت آن است. نقطه ضعف وجود یک خطای استاتیک در سیستم است. به عنوان مثال، اگر مایع به طور مداوم از ظرف خارج شود، سطح آن همیشه کمتر از سطح تعیین شده خواهد بود.

2) قانون من(تنظیم یکپارچه) . عمل کنترل متناسب با انتگرال خطا است. یعنی هر چه انحراف پارامتر کنترل شده از مقدار تنظیم شده بیشتر باشد، عمل کنترل بیشتر است:

.

عملکرد انتقال I-regulator:

هنگامی که یک خطا رخ می دهد، عمل کنترل شروع به افزایش با نرخی متناسب با بزرگی خطا می کند. به عنوان مثال، زمانی که e = 1، سرعت برابر با K 0 خواهد بود (شکل 1.54 را ببینید).

شکل 1.54

مزیت این اصل تنظیم عدم وجود خطای استاتیکی است، به عنوان مثال. هنگامی که یک خطا رخ می دهد، کنترل کننده عمل کنترل را افزایش می دهد تا زمانی که به مقدار تنظیم شده متغیر کنترل شده برسد. نقطه ضعف عملکرد پایین است.

3) قانون D(تنظیم دیفرانسیل) . تنظیم با توجه به نرخ تغییر متغیر کنترل شده انجام می شود:

یعنی با انحراف سریع متغیر کنترل، عمل کنترل در بزرگی بیشتر خواهد بود. وقتی کند - کمتر. عملکرد انتقال رگولاتور D:

W D (s) = K 2 s.

کنترل کننده تنها زمانی اقدام کنترلی را تولید می کند که متغیر کنترل شده تغییر کند. به عنوان مثال، اگر خطا به شکل یک سیگنال مرحله ای e = 1 باشد، یک پالس (تابع d) در خروجی چنین کنترل کننده ای مشاهده می شود. این نقطه ضعف آن است که منجر به عدم استفاده عملی از چنین تنظیم کننده در شکل خالص آن شده است.

در عمل، قوانین استاندارد P-، I- و D- مقررات به ندرت در شکل خالص خود استفاده می شوند. اغلب آنها در قالب کنترل کننده های PI، کنترل کننده های PD، کنترل کننده های PID و غیره ترکیب و پیاده سازی می شوند.

کنترل کننده PI(کنترل کننده متناسب-انتگرال) از دو کنترل کننده موازی تشکیل شده است: تنظیم کننده های P- و I (به شکل 1.55 مراجعه کنید). این اتصال مزایای هر دو تنظیم کننده را ترکیب می کند: سرعت و عدم وجود خطای استاتیک.

قانون تنظیم PI توسط معادله توصیف می شود

و تابع انتقال

W PI (ها) = K 1 + .

یعنی تنظیم کننده دارای دو پارامتر (تنظیمات) مستقل است: K 0 - ضریب قسمت جدایی ناپذیر و K 1 - ضریب قسمت متناسب.

هنگامی که یک خطا e = 1 رخ می دهد، عمل کنترل همانطور که در شکل 1.56 نشان داده شده است تغییر می کند.

شکل 1.56

تنظیم کننده PD(کنترل کننده مشتق متناسب) شامل کنترل کننده های P و D می باشد (شکل 1.57 را ببینید). این قانون مقررات با معادله توصیف می شود

و تابع انتقال:

W PD (s) = K 1 + K 2 s.

این رگولاتور دارای بالاترین سرعت و همچنین خطای استاتیکی است. پاسخ کنترل کننده به یک تغییر مرحله ای در خطا در شکل 1.58 نشان داده شده است.

شکل 1.58

کنترل کننده PID(کنترل کننده متناسب-انتگرال-مشتق) را می توان به عنوان اتصال سه کنترل کننده موازی در نظر گرفت (شکل 1.59 را ببینید). قانون کنترل PID با معادله توضیح داده می شود:

و تابع انتقال

W PID (ها) = K 1 + + K 2 s.

کنترلر PID بر خلاف سایرین دارای سه تنظیمات K 0، K 1 و K 2 است.

کنترل کننده PID اغلب استفاده می شود زیرا مزایای هر سه کنترل کننده استاندارد را ترکیب می کند. پاسخ کنترل کننده به یک تغییر مرحله ای در خطا در شکل 1.60 نشان داده شده است.

مطالب موضوعی:

سیستم ریشه غلات

تصفیه فاضلاب با استفاده از روش های جذب تصفیه فاضلاب جذب

تاثیر عناصر آلیاژی بر خواص فولاد

تنظیم PID برای آدمک ها

تست اولتراسونیک اتصالات جوش داده شده

چه زمانی ریشه و ساقه کرفس را حذف کنیم چه زمانی برگ کرفس را از باغچه حذف کنیم

Monstera - آیا می توان ریشه های هوایی و توصیه های کلی را قطع کرد

طرز تهیه گلخانه پلی کربنات برای کاشت بهاره