文章目录

• p表示比例。
• d微分
• 一积分
• PID的常用公式:

PID是工业生产中最常用的控制方式。今天的自动控制技术是基于反馈的概念。反馈理论的要素包括三个部分:测量、执行和比较。将测量变量与预期值进行比较，该误差用于校正控制系统的响应。

PID(比例、积分、微分)控制器作为最早的实用控制器，已有近百年的历史，至今仍是应用最广泛的工业控制器。PID控制器简单易懂，使用时不需要精确的系统模型等前提条件，因此成为应用最广泛的控制器。

PID控制器由比例单元(P)、积分单元(I)和微分单元(D)组成。

PID控制器的三个基本参数:KP，Ki，KD。

P，I，D是三个不同的调节函数，可以单独使用(P，I，D)，成对使用(PI，PD)，也可以组合使用(PID)。

p表示比例。

所需的量，比如水温，有它当前的“当前值”和我们预期的“目标值”。

当两者相差不大时，让加热器“轻轻”加热。如果因为某种原因，温度下降很多，就让加热器加热“稍微用力一点”。

如果当前温度远低于目标温度，就让加热器“开足马力”，让水温尽快达到目标。

这就是p的作用，相比开关控制方式，是不是“温柔”了很多？

实际写程序时，让偏差(目标减去电流)和调节装置的“调节力度”建立线性函数关系，就可以实现最基本的“比例”控制了~

KP越大，调控越激进，KP越小，调控越保守。

如果你在做平衡车，有了KP的功能，你会发现平衡车在平衡角附近来回“狂摇”，很难稳定。

d微分

刚才我们有P的功能。不难发现，只有P无法让平衡站起来，水温控制的晃晃悠悠，好像整个系统都不是特别稳定，一直在“摇晃”。

想象一个弹簧:现在处于平衡位置。拉它，然后放开。然后会抖。因为阻力很小，所以可能会振荡很长时间才再次停在平衡位置。

想象一下:如果上图所示的系统浸在水中，也把它拉一下:这样的话，再次停在平衡位置所需的时间会少得多。

我们需要一个控制函数，使被控物理量的“变化速度”趋于零，即类似于“阻尼”的函数。

因为，越靠近目标，P的控制效果越小。越接近目标，P的作用越平缓。有许多内部或外部因素使控制量在小范围内摆动。D的作用是使物理量的速度趋于零，

每当这个量有一个速度，D就会反方向施力，试图阻止这个变化。

参数kD越大，速度反方向的制动力越强。

一积分

以热水为例。假设有人把我们的取暖设备拿到一个很冷的地方，开始烧水。需要烧到50℃。

在P的作用下，水温缓慢上升。升到45℃的时候，他发现了一个不好的事情:太冷了，水散的速度和P控加热的速度相当。

我能怎么做呢？

P想：我和目标已经很近了，只需要轻轻加热就可以了。D想：加热和散热相等，温度没有波动，我好像不用调整什么。

结果水温永远停留在45℃，永远达不到50℃。

作为一个人，根据常识，我们知道加热功率应该进一步增加。但是怎么算涨幅呢？

设置一个积分。只要偏差存在，就会不断整合(积累)并体现在调整力度上。

这样，即使45℃和50℃相差不太大，只要没有达到目标温度，积分也会随着时间增加。

系统会慢慢意识到，在达到目标温度之前，是时候加大功率了！

达到目标温度后，假设温度不波动，积分值不会再变化。此时，加热功率仍然等于散热功率。然而，温度稳定在50℃。

Ki值越大，积分时间倍增系数越大，积分效果越明显。

因此，I的作用是减少静态下的误差，使被控物理量尽可能接近目标值。

我在使用的时候还有一个问题:你需要设置积分极限。以防止在加热开始时积分过大而难以控制。

PID的常用公式:

找到最佳参数设置，从小到大检查。

先积分比例，再加微分。

曲线震荡频繁，比例带盘需要放大。

PID调节器

曲线围绕大湾浮动，比例带盘转向小盘。

曲线缓慢偏离，积分时间减少。

曲线波动周期越长，积分时间越长。

曲线振荡频率快，先降微分。

差异较大时波动较慢。差分时间应该加长。

理想曲线有两波，前高后低4比1。

一看两次调整，多分析一下，调整质量不会低。