很多同学都不清楚 PID 是个什么东西,因为很多不是自动化的学生。他们开口就要资料,
要程序。这是明显的学习方法不对,起码,首先,你要理解 PID 是个什么东西。
本文以通俗的理解,以小车纵向控制举例说明 PID 的一些理解。
首先,为什么要做 PID?由于外界原因,小车的实际速度有时不稳定,这是其一,要让小车
以最快的时间达达到既定的目标速度,这是其二。速度控制系统是闭环,才能满足整个系统
的稳定要求,必竟速度是系统参数之一,这是其三.
小车调速肯定不是线性的,外界因素那么多,没人能证明是线性的。如果是线性的,直接
用 P 就可以了。比如在 PWM=60%时,速度是2M/S,那么你要它3M/S,就把 PWM 提
高到90%。因为90/60=3/2,这样一来太完美了。完美是不可能的。
那么不是线性的,要怎么怎么控制 PWM 使速度达到即定的速度呢?即要快,又要准,
又要狠。(即快准狠)系统这个速度的调整过程就必须通过某个算法调整,一般 PID 就是这
个所用的算法。
可能你会想到,如果通过编码器测得现在的速度是2.0m/s,要达到2.3m/s 的速度,那
么我把 pwm 增大一点不就行了吗?是的,增大 pwm 多少呢?必须要通过算法,因为 PWM
和速度是个什么关系,对于整个系统来说,谁也不知道。要一点一点的试,加个1%,不够,
再加1%还是不够,那么第三次你还会加1%吗?很有可能就加2%了。通过 PID 三个参数
得到一个表达式:△ PWM=a *△ V1+b *△ V2+c *△ V3,a b c 是通过 PID 的那个长长的
公式展开,然后约简后的数字,△ V1 ,△ V2 ,△ V3 此前第一次调整后的速度差 ,第二
次调整后的速度差,第三次。。。。。一句话,PID 要使当前速度达到目标速度最快,需要建立
如何调整 pwm 和速度之间的关系。
输入输出是什么:
输入就是前次速度,前前次速度,前前前次速度。
输出就是你的 PWM 应该增加或减小多少。
为了避免教科书公式化的说明,本文用口语化和通俗的语言描
述。虽然不一定恰当,但意思差不多,就是那个事。如果要彻头彻尾
地弄 PID,建议多调试,写几个仿真程序。
PID 一般有两种:位置式 PID 和增量式 PID。在小车里一般用
增量式,为什么呢?位置式 PID 的输出与过去的所有状态有关,计算
时要对 e(每一次的控制误差)进行累加,这个计算量非常大,而明
没有必要。而且小车的 PID 控制器的输出并不是绝对数值,而是一个
△,代表增多少,减多少。换句话说,通过增量 PID 算法,每次输出
是 PWM 要增加多少或者减小多少,而不是 PWM 的实际值。
下面均以增量式 PID 说明。
这里再说一下 P、I、D 三个参数的作用。P=Proportion,比例的意