標(biāo)題: 關(guān)于PID算法學(xué)習(xí)問(wèn)題 [打印本頁(yè)]
作者: 19年的那個(gè)夏天    時(shí)間: 2023-5-29 15:33
標(biāo)題: 關(guān)于PID算法學(xué)習(xí)問(wèn)題
小車和攝像頭和各種識(shí)別模塊都需要PID算法，請(qǐng)教各位大神給我推薦幾本書或者幾個(gè)站進(jìn)行學(xué)習(xí)。
作者: yzwzfyz    時(shí)間: 2023-5-29 17:18
以茶水桶放水為例，水桶下方有孔可供人接水用；水桶上方有水龍頭，可以注水補(bǔ)充水。
你：控制水龍頭的放水量，目標(biāo)是將水桶里的水位保持在某一位置上。下方放水你控制不了。
于是你在水桶上畫一條線A！A就是在控制的目標(biāo)。
1、如果水太少了，你會(huì)將龍頭開到最大。
2、如果水太多了，你會(huì)將龍頭關(guān)閉。
3、如果水位接近A：
3.1、稍低一點(diǎn)：你會(huì)將水龍頭再擰大一點(diǎn)點(diǎn)；
3.2、稍過(guò)一點(diǎn)：你會(huì)將水龍頭再擰小一點(diǎn)；
3.3、剛好在A線：說(shuō)明進(jìn)水與出水一樣，你會(huì)保持水龍不動(dòng)；
這就是控制原理。如何用PID來(lái)做這件事呢？
PID的計(jì)算結(jié)果，就是你的手所擰的水龍開度。就叫它 U 吧。
當(dāng)前的水位，就你眼睛看到的水位，就叫 B 吧。
你會(huì)時(shí)刻關(guān)注比較水位B，看它們差多少，當(dāng)然就是：B-A。令Δ=B-A。
開度U有兩個(gè)要點(diǎn)，其一是大小就是擰多少；其二是方向，就是擰緊還是擰松。
U的大小當(dāng)然是根據(jù)Δ來(lái)定才合理，方向當(dāng)然是反向才對(duì)。 所以：讓U=-Kp*Δ,-Kp就是比例（對(duì)應(yīng)PID中的P），相當(dāng)于把誤差放大后，再?zèng)Q定U的開度。
但是，這個(gè)算法有個(gè)缺點(diǎn)，就是當(dāng)B接近目標(biāo)A的時(shí)候。比如A=B了，這時(shí)Δ=0，U=-Kp*Δ=0，即水龍開度=0，關(guān)掉了。
你想啊，下面在放水，水位現(xiàn)在正好B=A，但水龍頭一關(guān)，下一刻，水一定就少了，明顯是不合理的。
只有K的控制系統(tǒng)叫比例控制系統(tǒng)，比例控制系統(tǒng)是有差控制系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)A=B時(shí)控制就失靈了。它的最佳控制效果只能達(dá)到目標(biāo)值的1/Kp，永遠(yuǎn)做不到A=B。

于是做了一個(gè)改進(jìn)：
將每次水位差Δ，做一個(gè)積累，并將積累的值也用來(lái)控制水龍頭，當(dāng)然也是要反向的，于是：
U = -Kp*Δ -Ki*（Δ+Δ1+Δ2+Δ3+……Δn）這里Δ是本次差，Δ1是上次差，Δ2是上上次差，……，Δn是很久以前的差，Ki是將積累乘個(gè)比例。
這樣做有個(gè)好處，就是當(dāng)A=B是，U不是0，而是以前的差值積累Ki*（Δ+Δ1+Δ2+Δ3+……Δn），而且本次Δ=0，說(shuō)明，本次計(jì)算結(jié)果與上次一樣，就是說(shuō)當(dāng)A=B時(shí)水龍頭保持當(dāng)前開度不變。
這個(gè)Δ的積累就是PID中的I。PD(比例+積分)的控制系統(tǒng)是可以做到B=的，即控制到無(wú)差輸出。

到此：說(shuō)了PID中的PI，D又是什么呢？還要從U = -kΔ -（Δ+Δ1+Δ2+Δ3+……Δn）的缺點(diǎn)說(shuō)起。就是達(dá)成控制目標(biāo)的速度。
最佳最快的控制過(guò)程一定是：
1、開始水龍頭開到最大。
2、當(dāng)B=A是立即擰到某一個(gè)開度，這個(gè)開度能保證注水和放水速度一樣。
不過(guò)，即使人來(lái)控制，第2、也做不到。
首先：注水和放水速度一樣時(shí)的開度是多少？你不知道，要試。
其次：從開度最大，到正好，需要時(shí)間，不可能立即。也就是說(shuō)要提前開始擰緊水龍頭，當(dāng)A=B時(shí)擰到正好的位置上。
其實(shí)最佳的控制不一定是PID，而是能做到第2、的方法。
但PID中的I，就是根據(jù)達(dá)成目標(biāo)的變化趨勢(shì)，將U作個(gè)調(diào)整，使達(dá)成目標(biāo)的速度加快。
U = -kΔ -（Δ+Δ1+Δ2+Δ3+……Δn）- （Δ-Δ1）*Ki
這里：（Δ-Δ1）是本次變化量 - 上次變化量，這就相當(dāng)于“加速度”是個(gè)變化均勢(shì)，以變化量的變化趨勢(shì)為基礎(chǔ)*Ki，再修正U。
（Δ-Δ1）*Ki就是PID中的D，這個(gè)值可以這樣理解，如果Δ越來(lái)越穩(wěn)定時(shí)，修正量就越來(lái)越少。
什么是穩(wěn)定呢，比如放水量與注水量始終不變，其差不變，就是穩(wěn)定了，可以不補(bǔ)了。
I是最不易理解的，知道它可以提升控制速度也就可以了。

PID中的三個(gè)控制量，必須精細(xì)分配各個(gè)分量的大小。否則會(huì)控制失敗。
例如：水位快到了，龍頭開大了，過(guò)了！過(guò)了關(guān)小，關(guān)多了，水位又低了，低了又開大小，又過(guò)了，來(lái)回折騰，就是做不到A=B。

P大速度快，穩(wěn)定性差，超調(diào)大（調(diào)過(guò)頭了）。
I大速度快，穩(wěn)定性差。
D大速度慢，穩(wěn)定性好。
PID控制是一門不太好掌握技術(shù)。
作者: 人工置頂員    時(shí)間: 2023-5-30 15:40
頂一下
作者: LaoYuTou    時(shí)間: 2023-5-30 18:39
微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教材都有原理的講解，有的提供實(shí)例代碼，另外可以B站看下視頻，大佬們講的不錯(cuò)的。
作者: manatnet    時(shí)間: 2023-6-1 12:26
baidu PID參數(shù)設(shè)置，會(huì)出來(lái)一堆，你點(diǎn)進(jìn)去，多看幾個(gè)，挑好的固定幾個(gè)就行！
下面的故事值得仔細(xì)琢磨（網(wǎng)上的）：
    小明接到這樣一個(gè)任務(wù)：有一個(gè)水缸點(diǎn)漏水（而且漏水的速度還不一定固定不變），要求水面高度維持在某個(gè)位置，一旦發(fā)現(xiàn)水面高度低于要求位置，就要往水缸里加水。 小明接到任務(wù)后就一直守在水缸旁邊，時(shí)間長(zhǎng)就覺(jué)得無(wú)聊，就跑到房里看小說(shuō)了，每30分鐘來(lái)檢查一次水面高度。水漏得太快，每次小明來(lái)檢查時(shí)，水都快漏完了，離要求的高度相差很遠(yuǎn)，小明改為每3分鐘來(lái)檢查一次，結(jié)果每次來(lái)水都沒(méi)怎么漏，不需要加水，來(lái)得太頻繁做的是無(wú)用功。幾次試驗(yàn)后，確定每10分鐘來(lái)檢查一次。這個(gè)檢查時(shí)間就稱為采樣周期。 開始小明用瓢加水，水龍頭離水缸有十幾米的距離，經(jīng)常要跑好幾趟才加夠水，于是小明又改為用桶加，一加就是一桶，跑的次數(shù)少了，加水的速度也快了，但好幾次將缸給加溢出了，不小心弄濕了幾次鞋，小明又動(dòng)腦筋，我不用瓢也不用桶，老子用盆，幾次下來(lái)，發(fā)現(xiàn)剛剛好，不用跑太多次，也不會(huì)讓水溢出。這個(gè)加水工具的大小就稱為比例系數(shù)。
    小明又發(fā)現(xiàn)水雖然不會(huì)加過(guò)量溢出了，有時(shí)會(huì)高過(guò)要求位置比較多，還是有打濕鞋的危險(xiǎn)。他又想了個(gè)辦法，在水缸上裝一個(gè)漏斗，每次加水不直接倒進(jìn)水缸，而是倒進(jìn)漏斗讓它慢慢加。這樣溢出的問(wèn)題解決了，但加水的速度又慢了，有時(shí)還趕不上漏水的速度。于是他試著變換不同大小口徑的漏斗來(lái)控制加水的速度，最后終于找到了滿意的漏斗。漏斗的時(shí)間就稱為積分時(shí)間。
    小明終于喘了一口，但任務(wù)的要求突然嚴(yán)了，水位控制的及時(shí)性要求大大提高，一旦水位過(guò)低，必須立即將水加到要求位置，而且不能高出太多，否則不給工錢。小明又為難了！于是他又開努腦筋，終于讓它想到一個(gè)辦法，常放一盆備用水在旁邊，一發(fā)現(xiàn)水位低了，不經(jīng)過(guò)漏斗就是一盆水下去，這樣及時(shí)性是保證了，但水位有時(shí)會(huì)高多了。他又在要求水面位置上面一點(diǎn)將水缸鑿一孔，再接一根管子到下面的備用桶里這樣多出的水會(huì)從上面的孔里漏出來(lái)。這個(gè)水漏出的快慢就稱為微分時(shí)間。
作者: wersdfxcv    時(shí)間: 2023-6-1 13:15
你們這段子一套一套的



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