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網(wǎng)上看到的一篇關(guān)于PID通俗易懂的文檔。
很多同學(xué)都不清楚 PID 是個什么東西，因為很多不是自動化的學(xué)生。他們開口就要資料，要程序。這是明顯的學(xué)習(xí)方法不對，起碼，首先，你要理解 PID 是個什么東西。
本文以通俗的理解，以小車縱向控制舉例說明 PID 的一些理解。
首先，為什么要做 PID？由于外界原因，小車的實際速度有時不穩(wěn)定，這是其一，要讓小車以最快的時間達達到既定的目標(biāo)速度，這是其二。速度控制系統(tǒng)是閉環(huán)，才能滿足整個系統(tǒng)的穩(wěn)定要求，必竟速度是系統(tǒng)參數(shù)之一，這是其三.
小車調(diào)速肯定不是線性的，外界因素那么多，沒人能證明是線性的。如果是線性的，直接用 P 就可以了。比如在 PWM=60%時，速度是2M/S，那么你要它3M/S，就把 PWM 提高到90%。因為90/60=3/2，這樣一來太完美了。完美是不可能的。
那么不是線性的，要怎么怎么控制 PWM使速度達到即定的速度呢？即要快，又要準(zhǔn)，又要狠。（即快準(zhǔn)狠）系統(tǒng)這個速度的調(diào)整過程就必須通過某個算法調(diào)整，一般 PID 就是這個所用的算法。
為了避免教科書公式化的說明，本文用口語化和通俗的語言描述。雖然不一定恰當(dāng)，但意思差不多，就是那個事。如果要徹頭徹尾地弄PID，建議多調(diào)試，寫幾個仿真程序。
PID 一般有兩種：位置式 PID 和增量式 PID。在小車?yán)镆话阌迷隽渴�，為什么呢？位置式PID的輸出與過去的所有狀態(tài)有關(guān)，計算時要對e（每一次的控制誤差）進行累加，這個計算量非常大，而明沒有必要。而且小車的PID 控制器的輸出并不是絕對數(shù)值，而是一個△，代表增多少，減多少。換句話說，通過增量PID 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。 下面均以增量式 PID 說明。
這里再說一下 P、I、D 三個參數(shù)的作用。P=Proportion，比例的意思，I 是Integral，積分，D是 Differential 微分。
打個比方，如果現(xiàn)在的輸出是1，目標(biāo)輸出是100，那么 P 的作用是以最快的速度達到100，把 P 理解為一個系數(shù)即可；而 I 呢？大家學(xué)過高數(shù)的，0的積分才能是一個常數(shù)，I 就是使誤差為0而起調(diào)和作用；D 呢？大家都知道微分是求導(dǎo)數(shù)，導(dǎo)數(shù)代表切線是吧，切線的方向就是最快到至高點的方向。這樣理解，最快獲得最優(yōu)解，那么微分就是加快調(diào)節(jié)過程的作用了。
公式本來需要推導(dǎo)的，我就不來這一套了。直接貼出來：
來的，按這個公式，就可以簡化計算量了，因為 P I D是常數(shù)，那么 A B C 可以用一個宏表示。這樣看來，只需要求 e(k) e(k-1) e(k-2)就可以知道△Uk 的值了，按照△Uk 來調(diào)節(jié) PWM 的大小就OK 了。PID 三個參數(shù)的確定有很多方法，不在本文討論范圍內(nèi)。采樣周期也是有據(jù)可依的，不能太大，也不能太小。
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PID 實際編程的過程的，要注意的東西還是有幾點的。PID 這東西可以做得很深。
1 PID 的診定。湊試法，臨界比例法，經(jīng)驗法。
2 T 的確定，采樣周期應(yīng)遠小于過程的擾動信號的周期，在小車程序中一般是 ms 級別。
3 目標(biāo)速度何時賦值問題，如何更新新的目標(biāo)速度?這個問題一般的人都乎略了。目標(biāo)速度
肯定不是個恒定的，那么何時改變目標(biāo)速度呢？
4 改變了目標(biāo)速度，那么 e(k) e(k-1) e(k-2)怎么改變呢？是賦 0 還是要怎么變？
5 是不是PID 要一直開著？
6 error 為多少時就可以當(dāng)速度已達到目標(biāo)？
7 PID 的優(yōu)先級怎么處理，如果和圖像采集有沖突怎么辦？
8 PID 的輸入是速度，輸出是 PWM，按理說 PWM 產(chǎn)生速度，但二者不是同一個東西，有
沒有問題？
9 PID 計算如何優(yōu)化其速度？指針，匯編，移位？都可以試！
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2018-5-31 17:07 上傳
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