再也不用擔(dān)心搞不懂PID了！形象說(shuō)明，還附調(diào)試口訣！

更新時(shí)間：2021-06-03 14:21:41　點(diǎn)擊數(shù)：39434

（一）先來(lái)徹底搞懂PID到底是什么？

啥是PID？

PID，就是“比例（proportional）、積分（integral）、微分（derivative）”，是一種很常見的控制算法。算法是不可以吃的。

PID已經(jīng)有107年的歷史了。

它并不是什么很神圣的東西，大家一定都見過(guò)PID的實(shí)際應(yīng)用。

比如四軸飛行器，再比如平衡小車......還有汽車的定速巡航、3D打印機(jī)上的溫度控制器....

就是類似于這種：需要將某一個(gè)物理量“保持穩(wěn)定”的場(chǎng)合（比如維持平衡，穩(wěn)定溫度、轉(zhuǎn)速等），PID都會(huì)派上大用場(chǎng)。

那么問(wèn)題來(lái)了：

比如，我想控制一個(gè)“熱得快”，讓一鍋水的溫度保持在50℃

這么簡(jiǎn)單的任務(wù)，為啥要用到微積分的理論呢。

你一定在想：

這不是so easy嘛~ 小于50度就讓它加熱，大于50度就斷電，不就行了？幾行代碼用Arduino分分鐘寫出來(lái)。

沒錯(cuò)~在要求不高的情況下，確實(shí)可以這么干~ But！如果換一種說(shuō)法，你就知道問(wèn)題出在哪里了：

如果我的控制對(duì)象是一輛汽車呢？

要是希望汽車的車速保持在50km/h不動(dòng)，你還敢這樣干么。

設(shè)想一下，假如汽車的定速巡航電腦在某一時(shí)間測(cè)到車速是45km/h。它立刻命令發(fā)動(dòng)機(jī)：加速！

結(jié)果，發(fā)動(dòng)機(jī)那邊突然來(lái)了個(gè)100%全油門，嗡的一下，汽車急加速到了60km/h。

這時(shí)電腦又發(fā)出命令：剎車！

結(jié)果，吱...............哇............(乘客吐)

所以，在大多數(shù)場(chǎng)合中，用“開關(guān)量”來(lái)控制一個(gè)物理量，就顯得比較簡(jiǎn)單粗暴了。有時(shí)候，是無(wú)法保持穩(wěn)定的。因?yàn)閱纹瑱C(jī)、傳感器不是無(wú)限快的，采集、控制需要時(shí)間。

而且，控制對(duì)象具有慣性。比如你將一個(gè)加熱器拔掉，它的“余熱”（即熱慣性）可能還會(huì)使水溫繼續(xù)升高一小會(huì)。

這時(shí)，就需要一種『算法』：

• 它可以將需要控制的物理量帶到目標(biāo)附近

• 它可以“預(yù)見”這個(gè)量的變化趨勢(shì)

• 它也可以消除因?yàn)樯?、阻力等因素造成的靜態(tài)誤差

• ....

于是，當(dāng)時(shí)的數(shù)學(xué)家們發(fā)明了這一歷久不衰的算法——這就是PID。

你應(yīng)該已經(jīng)知道了，P，I，D是三種不同的調(diào)節(jié)作用，既可以單獨(dú)使用（P，I，D），也可以兩個(gè)兩個(gè)用（PI，PD），也可以三個(gè)一起用（PID）。

這三種作用有什么區(qū)別呢？客官別急，聽我慢慢道來(lái)

我們先只說(shuō)PID控制器的三個(gè)最基本的參數(shù)：kP,kI,kD。

kP

P就是比例的意思。它的作用最明顯，原理也最簡(jiǎn)單。我們先說(shuō)這個(gè)：

需要控制的量，比如水溫，有它現(xiàn)在的『當(dāng)前值』，也有我們期望的『目標(biāo)值』。

• 當(dāng)兩者差距不大時(shí)，就讓加熱器“輕輕地”加熱一下。

• 要是因?yàn)槟承┰?，溫度降低了很多，就讓加熱器“稍稍用力”加熱一下?/span>

• 要是當(dāng)前溫度比目標(biāo)溫度低得多，就讓加熱器“開足馬力”加熱，盡快讓水溫到達(dá)目標(biāo)附近。

詳解串口通信232/485/422，一文搞定！
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