PID学习总结，只讲你能看懂的

雨辰0_0

于 2024-01-29 14:47:51 发布

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分类专栏：单片机文章标签：学习 linux 运维

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本文介绍了PID控制器的基本概念，包括其历史、闭环控制原理、离散化实现方法（如位置型和增量型PID）、以及控制参数整定的重要性和评估指标，如最大超调量、上升时间和静差。

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PID基本知识：

PID调节器出现在上世纪30年代。其控制原理：一种闭环控制，主要时刻检测当前值，获得偏差，对偏差进行比例、积分和微分的控制。PID有3个控制单元组成，分别是比例单元（P）、积分单元（I）和微分单元（D）。在实际情况中，如果不是要求很高的产品，一般是不用PID三个单元的，正常情况下P是必须的，因此衍生出PD、PI等控制器。

什么是闭环控制：

举个例子，一个司机驾车时看到速度过高，便适当减速，通过检测当前速度来控制未来速度，这是一个闭环控制。

离散化PID：

在微处理器中，因为控制器是通过软件实现其控制的，而软件无法向人一样进行微分，积分计算，只能进行加减乘除，所以对模拟调节器进行离散化处理，也就是使用课本中微分积分的原始定义，从而实现根据时刻采集偏差值计算控制量。因此，我们需要使用离散的差分方程代替连续的微分方程。

离散化PID的实现方法：

根据微分积分的原始定义，当采样时间足够短时，可以将一介差分代替一介微分；用累加代替积分。

位置型PID：

位置闭环控制是根据编码器的脉冲累加测量电机位置信息，并对目标值进行比较，得到偏差，然后通过对偏差的比例、积分、微分输出控制量，使偏差量趋近于零的过程。比如运用在舵机角度精准控制等等。

void PID_init(void)
{
    pid.err=0.0;
    pid.err_last=0.0;
    pid.voltage=0.0;
    pid.integral=0.0;
    pid.Kp=0.0;
    pid.Ki=0.0;
    pid.Kd=0.0;
}
// 位置型PID
float PID_realize(int fact_Speed,float plan_Speed)  
{
    pid.err=plan_Speed-fact_Speed;//获得偏差
    pid.integral+=pid.err;//偏差的积分
	pid.voltage=pid.Kp*pid.err+pid.Ki*pid.integral+pid.Kd*(pid.err-pid.err_last);//差分方程
    pid.err_last=pid.err;//保留上次偏差
    return pid.voltage;//输出
}

增量型PID：

速度闭环控制是根据单位时间获取的脉冲数（M法测速）测量电机的速度信息，并与目标值进行比较，得到偏差，通过对偏差比例、积分、微分输出控制量，使偏差趋向于零的过程。

增量型PID
float PID_realize(int fact_Speed,float plan_Speed)
{
    pid.err=plan_Speed-fact_Speed;//获得偏差
    float incrementSpeed=pid.Kp*(pid.err-pid.err_next)+pid.Ki*pid.err+pid.Kd*(pid.err-2*pid.err_next+pid.err_last);
    pid.ActualSpeed+=incrementSpeed;
    pid.err_last=pid.err_next;
    pid.err_next=pid.err;
    return pid.ActualSpeed;
}