再也不用擔心搞不懂PID了！形象說(shuō)明，還附調試口訣！

更新時(shí)間：2021-06-03 14:21:41　點(diǎn)擊數：39561

（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(jiàn)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(jiàn)過(guò)PID的實(shí)際應用。

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

就是類(lèi)似于這種：需要將某一個(gè)物理量“保持穩定”的場(chǎng)合（比如維持平衡，穩定溫度、轉速等），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(xiě)出來(lái)。

沒(méi)錯~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：

如果我的控制對象是一輛汽車(chē)呢？

要是希望汽車(chē)的車(chē)速保持在50km/h不動(dòng)，你還敢這樣干么。

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

結果，發(fā)動(dòng)機那邊突然來(lái)了個(gè)100%全油門(mén)，嗡的一下，汽車(chē)急加速到了60km/h。

這時(shí)電腦又發(fā)出命令：剎車(chē)！

結果，吱...............哇............(乘客吐)

所以，在大多數場(chǎng)合中，用“開(kāi)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)法保持穩定的。因為單片機、傳感器不是無(wú)限快的，采集、控制需要時(shí)間。

而且，控制對象具有慣性。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附近

• 它可以“預見(jiàn)”這個(gè)量的變化趨勢

• 它也可以消除因為散熱、阻力等因素造成的靜態(tài)誤差

• ....

于是，當時(shí)的數學(xué)家們發(fā)明了這一歷久不衰的算法——這就是PID。

你應該已經(jīng)知道了，P，I，D是三種不同的調節作用，既可以單獨使用（P，I，D），也可以?xún)蓚€(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別呢？客官別急，聽(tīng)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：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，有它現在的『當前值』，也有我們期望的『目標值』。

• 當兩者差距不大時(shí)，就讓加熱器“輕輕地”加熱一下。

• 要是因為某些原因，溫度降低了很多，就讓加熱器“稍稍用力”加熱一下。

• 要是當前溫度比目標溫度低得多，就讓加熱器“開(kāi)足馬力”加熱，盡快讓水溫到達目標附近。

詳解串口通信232/485/422，一文搞定！
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