PID演算法筆記

pid 是乙個閉環控制演算法。因此要實現 pid演算法，必須在硬體上具有閉環控制，就是得有反饋。比如控制乙個電機的轉速，就得有乙個測量轉速的感測器，並將結果反饋到控制路線上。以前對於閉環控制的乙個最樸素的想法就只有p 控制，將當前結果反饋回來，再與目標相減，為正的話，就減速，為負的話就加速。

其中p 表示比例控制、i 表示積分控制、 d表示微分控制。一般，根據實際模型，可能會分別採用p、pi、pd、pid控制。

e(t)=設定值 - 測量值比如：設定室內空調為25度，而t時刻測量值為27度，則e(t) = -2 (度)理想的控制結果就是盡快使偏差為零，且偏差保持穩定。

穩態誤差：系統進入到穩態時，測量值和設定值差值。

比如：初始室內溫度為30度，設定室內空調為25度，但過了很長時間後，室內溫度保持25.5度，則穩態誤差就是-0.5度。

∑e(t)=e(t)+e(t-1)+e(t-2)+ …+e(1)，這是我們每一次測量到的偏差值的總和，這是代數和，考慮到他的正負符號的運算的，這是面向積分項用的乙個變動資料。

三個基本引數:kp,ki,kd.這是做好乙個控制器的關鍵常數，分別稱為比例常數、積分常數和微分常數，不同的控制物件他們需要選擇不同的數值，還需要經過現場除錯才能獲得。

比例控制作用:是按比例反應系統的偏差，系統一旦出現了偏差，比例調節立即產生調節作用用以減少偏差。比例作用大，可以加快調節，減少誤差，但是過大的比例，使系統的穩定性下降，甚至造成系統的穩態誤差。

在使用比例控制時，會產生穩態誤差，為了消除穩態誤差，在控制器中必須引入「積分項」。積分項對誤差取決於時間的積分，隨著時間的增加，積分項會增大。這樣，即便誤差很小，積分項也會隨著時間的增加而加大，它推動控制器的輸出增大使穩態誤差進一步減小，直到等於零。因此，比例+積分(pi)控制器，可以使系統在進入穩態後無穩態誤差。但積分項的調節存在明顯的滯後。而且 ki 值越大，滯後效果越明顯。

優點：消除穩態誤差。

缺點：會使系統不穩定。

使用e(t) – e(t-1)控制，使用最近幾次資料的變化趨勢，一般將本次偏差減去上次偏差，根據結果，可以**系統未來變化趨勢。

優點：增加系統阻尼係數，可以抑制突發的干擾

缺點：會延長進入穩態時間

偏差e(t)，控制執行器功率pout(t)。

使用p + i + d控制時，此時標準的計算公式為：

pout (t)= kp * e(t) + ki * ∑e(t) + kd * ( e(t) – e(t-1))

這是pid最困難的部分，程式設計時只設定他們的大概數值，然後通過反覆的除錯才能找到相對比較理想的引數值。以溫度控制例：

加溫很迅速就達到目標值，但是溫度過衝很大:

a）比例係數太大，致使在未達到設定溫度前加溫比例過高;

b）微分係數過小，致使對物件反應不敏感;

加溫經常達不到目標值，小於目標值的時間較多:

a）比例係數過小，加溫比例不夠;

b）積分係數過小，對恆偏差補償不足;

基本上能夠在控制目標上，但上下偏差偏大，經常波動:

a）微分係數過小，對即時變化反應不夠快，反映措施不力;

b）積分係數過大，使微分反應被淹沒鈍化;

c）設定的基本定時週期過短，加熱沒有來得及傳到測溫點;

受工作環境影響較大，在稍有變動時就會引起溫度的波動:

a）微分係數過小，對即時變化反應不夠快，不能及時反映;

b）設定的基本定時週期過長，不能及時得到修正;

基於平衡車角度變化的pd控制**

/*
函式名：angle_pdcontrol
引數：無
返回值：無
函式功能：角度環pd控制
備註：*/
void angle_pdcontrol(void)
}

參考《pid演算法詳細解釋》《pid演算法原理及調整規律》《pid通俗教程》

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pid演算法 pid控制原理

演算法筆記 100000571 pid 3

PID演算法知識

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