今天小编为大家带来PID控制的干货,一起来看看!
PID,就是“比例(proportional)、积分(integral)、微分(derivative)”,是一种很常见的控制算法。算法是不可以吃的。
PID已经有107年的历史了。它并不是什么很神圣的东西,大家一定都见过PID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“保持稳定”的场合(比如维持平衡,稳定温度、转速等),PID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50℃,这么简单的任务,为啥要用到微积分的理论呢。
你一定在想:
这不是so easy嘛~小于50度就让它加热,大于50度就断电,不就行了?几行代码分分钟写出来。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?要是希望汽车的车速保持在50km/h不动,你还敢这样干么。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45km/h。它立刻命令发动机:加速!结果,发动机那边突然来了个100%全油门,嗡的一下,汽车急加速到了60km/h。这时电脑又发出命令:刹车!结果,吱...............哇............(乘客吐)
所以,在大多数场合中,用“开关量”来控制一个物理量,就显得比较简单粗暴了。有时候,是无法保持稳定的。因为单片机、传感器不是无限快的,采集、控制需要时间。
而且,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『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、阻力等因素造成的静态误差
....
于是,当时的数学家们发明了这一历久不衰的算法——这就是PID。
你应该已经知道了,P,I,D是三种不同的调节作用,既可以单独使用(P,I,D),也可以两个两个用(PI,PD),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PID控制器的三个最基本的参数:kP,kI,kD。
P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: