pid演算法是個很經典的東西，做平衡小車，飛行器都會有所涉及到，但對於剛剛開始學習pid演算法的我來說簡直是一種折磨和一道難以跨過的坎。因此我把我目前所理解到的pid來好好講解一下，也用來做一次知識鞏固
簡介：pid全名為：比例積分微分控制，是用演算法進行機械控制的一種，也是目前被廣泛應用於工業過程控制。pid的原理簡單的說，就是根據使用者給定值和實際輸出值構成控制偏差，將偏差按比例、積分和微分通過線性組合構成控制量，對被控物件進行控制。
1.控制規律：
數字式pid分為位置式pid和增量式pid控制演算法。位置式pid和增量式pid的區別是輸出不同、是否有積分部件、是否有記憶功能。在小車裡一般用增量式。位置式pid的輸出與過去的所有狀態有關，計算時要對e進行累加。而且小車的pid控制器的輸出並不是絕對數值，而是乙個△，代表增多少，減多少。換句話說，通過增量pid演算法，每次輸出是pwm要增加多少或者減小多少，而不是pwm的實際值。
pid控制器是一種線性控制器，它根據給定值r(t)與實際輸出值c(t)構成偏差：e(t)=r(t)-c(t)。將偏差的比例§、積分(i)和微分(d)通過線性組合構成控制量，對受控物件進行控制。其控制規律為：
p：proportion（比例），就是輸入偏差乘以乙個常數。
i ：integral（積分），就是對輸入偏差進行積分運算。
d：derivative（微分），對輸入偏差進行微分運算。
注：輸入偏差=控制物件目前的值-目標值。比如說我要把水位控制在15公尺，但是現在我刻度上讀出水位為20公尺。則這個15公尺就是」目標值「，20公尺就是「控制物件目前的值」。然後來看一下，這三個元素在pid演算法中的作用。p：如果現在的輸出是1，目標輸出是100，那麼p的作用是以最快的速度達到100，把p理解為乙個係數即可；d呢？大家都知道微分是求導數，導數代表切線，切線的方向就是最快到至高點的方向，那麼微分就是加快調節過程的作用了。而i呢？i就是使誤差為0而起調和作用，一般在實際中會有各種因數導致輸入值和輸出值不相等的情況，所以通過對所有誤差進行累計求積分，積分能在比例的基礎上消除餘差。
綜上所述，比例環節：即時成比例地反應控制系統的偏差訊號e(t)，偏差一旦產生，控制器立即產生控制作用以減小誤差。當偏差e=0時，控制作用也為0。控制作用的強弱取決於比例係數，比例係數越大，控制作用越強，控制過程的靜態偏差也就越小；但是越大，也約容易產生振盪，破壞系統穩定性。所以比例係數選擇必須恰當，才能過渡時間少，靜差小而穩定的效果。因此，比例控制是基於偏差進行調節的，即有差調節。積分環節：能對誤差進行記憶，主要用於消除靜差，提高系統的無差度，積分作用的強弱取決於積分時間常數ti，ti越大，積分作用越弱，反之則越強。微分環節：阻止偏差的變化，根據偏差變化趨勢進行控制。能反映偏差訊號的變化趨勢(變化速率)，並能在偏差訊號值變得太大之前，在系統中引入乙個有效的早期修正訊號，從而加快系統的動作速度，減小調節時間。
2.pid引數的設定:
增大比例係數p將加快系統的響應，它的作用於輸出值較快，但不能很好穩定在乙個理想的數值，不良的結果是雖較能有效的克服擾動的影響，但有餘差出現，過大的比例係數會使系統有比較大的超調，並產生振盪，使穩定性變壞。積分能在比例的基礎上消除餘差，它能對穩定後有累積誤差的系統進行誤差修整，減小穩態誤差。微分具有超前作用，對於具有容量滯後的控制通道，引入微分參與控制，在微分項設定得當的情況下，對於提高系統的動態效能指標，有著顯著效果，它可以使系統超調量減小，穩定性增加，動態誤差減小。在調整的時候，你所要做的任務就是在系統結構允許的情況下，在這三個引數之間權衡調整，達到最佳控制效果，實現穩快準的控制特點。
3.在**中簡單實現pid
輸出=(p*偏差)+(i*偏差和)+(d*(偏差-上偏差))
double pid（）
{uchar8 ukp_coe; //比例係數
uchar8 uki_coe; //積分常數
uchar8 ukd_coe; //微分常數
static double 偏差和；
static double 上偏差；
偏差=目標值-實際值；
偏差和=偏差和+偏差；
上偏差=偏差；
return (ukp_coe*偏差)+(uki_coe*偏差和)+(ukd_coe*(偏差-上偏差))；
PID（程式學習）
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模糊PID學習筆記
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