啥是PID？PID有什么用？PID可以让你控制你想控制的东西！.docx

哈是PIP?PfP.就是"比例<proportional)½>(integral),微分(derivative)”,是一种很常见的控制算法。PfD已经有工07年的历史.它并不是什么很神圣的东西，大家一定都见过PfP的实际应用。比如四轴飞行器，再比如平衡小车还有汽车的定速巡航、3D打印机上的温度控制器.就是类似于这种：需要将某一个物理量“保持检定”的场合(比如维持平衡,稳定温度、特速等)，P/D都会派上大用场。那么问题来了:比如，我想控制一个“热得快”，让一锅水的温度保持在50C,这么简单的任务，为啥要用到微积分的理论。你一定在想，这不足s。easg嗨小于SO度就让它加热，大于SO度就断电，不就行了？几行代码用ArduMo分分钟写出来。没错在要求不高的情况下，确实可以这么干But!如果换一种说法，你就知道问题出在哪里了：如果我的控制对象是一辆汽车呢？要是希班汽车的车速保持在sokm/k不动，你还敢这样T么.设想一下，假如汽车的定速巡航电脑在某一时间测到车速是4SkMk,它立刻命令发动机：加速！结果，发动机那边突然来了个人。全油门，嗡的一下，汽车急加速到了6Okmh.这时电脑又发出命令：剃乍!结果，吱哇（乘客吐）所以，在大多数场合中，用“开关城”来控制一个物理量，就显得比较简单粗然了。有时候,是无法保持稳定的。因为单片机、佐醇器不是无限快的，来儿、控制需要时间.而I1.控制对象具有惯性。比如你将一个加热器拔掉,它的“余热”（即热惯性）可能还会使水温继续升高一小会.这时，就需要一种r算法» 它可以将需要控制的物理量带到目标附近 它可以“预见”这个量的变化趋势 它也可以消除因为散热、阻力等因素造成的铮态误差,于是，当时的数学家们发明了这一历久不衰的算法一一这就是PlD你应该已经知道了，p.r.D是三种不同的调节作用,既可以单独使用p.I,P）.也可以两个两个用（P/,PP）,也可以三个一起用（PID）.这三种作用有什么区别呢？客官别急，听我慢慢道来我们先只说P/D控制涔的三个最基本的参数：kP.kt.kD.kPP就是比例的意思。它的作用最明显，原理也最简单。我们先说这个：需要控制的批，比如水温,有它现在的1当前值J.也有我们期望的目标值J。 当两者差距不大时，就让加热器“轻轻地“加热一下。 要是因为某些原因，温度降低r很多，就让加热器“稍稍用力”加热一下。 要是当前温度比目标淑度低得多，就让加热器“开足马力''加热,尽快让水温到达目标附近。这就是P的作用，跟开关控制方法相比，是不是"温文尔雅"J"实际丐程序时，就让偏差（目标X去当前）与调节装置的“图节力度”，建立一个一次函数的关系，就可以实现最基本的"比例”控制了kP越大，调节作用越激进，kP调小会让调书作用更保守.要是你正在制作一个平衡车，有了P的作用，你会发现，平衡车在平衡角度附近来回“狂抖比较难稳住.如果已经到了这一步一一恭喜你！离成功只差一小步了kPD的作用更好理解一些，所以先说说D，此后说刚才我们有了P的作用。你不难发现，只有P好像不能让平衡车站起来，水温也控制得晃晃悠悠，好像悠个系统不是特别稳定，总是在“抖动”.你心里设想一个弹簧：现在在平衡位置上。拉它一下，然后松手。这时它会影荡起来.因为阻力很小，它可能会震荡很长时间，才会重新停在平衡位置.请想象一下：要是把上图所示的系统浸没在水里，同样拉它一下：这种情况下，重新停在平衡位置的时间就短汨多.我们需要一个控制作用，让被控制的物理量的“变化速度”趋于。，即类似于“阻尼”的作用.因为，当比较接近目标时，P的控制作用就比较小了.越接近目标，P的作用越温柔.有很多内在的或者外部的因素，使控制能发生小范围的摆动.D的作用就是让物理量的速度趋T0,只要什么时候，这个量具有了速度，D就向相反的方向用力，尽力刹住这个变化.kD参数越大，向速度相反方向剁车的力道就越强.如果是平衡小车，加上P和P两种控制作用，如果参数调节合适，它应该可以站起来了.等等，PfD三兄弟好像还有一位.看起来PD就可以让物理量保持稔定，那还要I*W?因为我们忽视了一种重要的情况：kt还是以热水为例,假如有个人把我们的加热装置带到了非常冷的地方，开始烧水了.需要烧到sor在P的作用下，水温慢慢升高.电到升高到4SC时，他发现了一个不好的事情：天气太冷，水散热的速度，和P控制的加热的速度相等了.这可怎么办？P兄这样想：我和目标己经很近了，只需要轻轻加热就可以了。D兄这样想：加热和散热相等，温度没有波动,我好像不用调整什么.于是，水温永远地停留在4SC,永远到不了SOC.作为一个人，根据常识，我们知道，应该进一步增加加热的功率,可是增Ml多少该如何计算呢?前辈科学家们想到的方法是我的巧妙，设置一个积分量.只要偏差存在，就不断地对偏差进行积分（JK加），并反应在调节力度上.这样一来，即使4S*C和SOC相差不太大，但是随着时间的推移，只要没达到目标温度，这个枳分量就不断增加。系统就会褪假意识到：还没有到达目标温度,该增加功率啜！到了目标温度后，假设温度没有波动，积分值就不会再变动.这时，加热功率仍然等于散热功率.但是，温度是移稳的SOC.kl的假越大，积分时乘的系数就越大，积分效果越明显.所以，I的作用就是，减小静态情况下的误差，让受控物理班尽可能接近目标值.1在使用时还有个问题：需要设定积分限制。防止在刚开始加热时，就把枳分他积解太大，难以控制。