直流电机PID调参时是否有Matlab/Python函数可计算上升时间、超调量、调节时间？

Matlab 实现方法 #

Matlab 控制系统工具箱提供了开箱即用的计算函数，不需要自己手写指标逻辑：

• 核心函数为 stepinfo，直接传入采集到的时间序列、位置响应序列、目标稳态值即可，还支持自定义调节时间阈值、上升时间区间参数
• 示例代码如下：

% t 为采集得到的时间数组，y 为对应时刻的电机位置实测数组，target_val 为PID控制的目标位置值
res = stepinfo(y, t, target_val, 'SettlingTimeThreshold', 0.02); % 0.02对应2%调节时间阈值，可改为0.05对应5%阈值
% 直接从返回的结构体中取指标即可：
% res.RiseTime 上升时间
% res.Overshoot 超调量（单位%）
% res.SettlingTime 调节时间

注意：如果实测数据带明显噪声，建议先调用smoothdata函数做平滑预处理，避免噪声导致指标计算错误

Python 实现方法 #

Python 没有原生内置的相关函数，可通过第三方控制库快速实现：

1. 首先安装 Python 控制库：pip install control
2. 调用和 Matlab 逻辑一致的 step_info 函数即可，示例代码如下：

import control
import numpy as np

# t 为采集得到的时间数组，y 为对应时刻的电机位置实测数组，target_val 为PID控制的目标位置值
res = control.step_info(y, t, yfinal=target_val, settling_time_threshold=0.02)
# 直接从返回的字典中取指标即可：
# res['rise_time'] 上升时间
# res['overshoot'] 超调量（单位%）
# res['settling_time'] 调节时间

注意：如果实测数据带明显噪声，建议先调用scipy.signal.savgol_filter做平滑预处理

内容的提问来源于stack exchange，提问作者wdy0308