17、机器人控制与计算机视觉入门：PID控制与OpenCV安装指南

机器人控制与计算机视觉入门：PID控制与OpenCV安装指南

1. 理解PID控制

为了更好地控制机器人，我们需要了解PID控制。PID控制器是应用最广泛的控制回路之一，因其通用性和简单性而备受青睐。实际上，我们之前已经使用过PID控制器的一部分——比例控制，其余部分则有助于平滑反应并提供更好的响应。

1.1 控制回路

PID控制器属于控制回路算法的一种。控制回路的目的是利用测量过程的输入来对控制进行调整，以补偿当前状态与期望状态之间的差异。控制回路有很多不同类型，不过我们主要关注比例（Proportional）、积分（Integral）和微分（Derivative）控制，即PID控制。

1.2 比例、积分和微分控制

• 比例控制 ：比例控制中，变化量完全基于误差的大小来设定。误差越大，应用的变化就越大。纯粹的比例控制可以达到零误差状态，但在处理剧烈变化时会有困难，导致严重的振荡。
• 积分控制 ：积分控制不仅考虑误差，还考虑误差持续的时间。为补偿误差而应用的变化量会随时间增加。纯粹的积分控制可以使设备达到零误差状态，但反应缓慢，并且容易过度补偿和振荡。
• 微分控制 ：微分控制不考虑误差，因此永远无法使设备达到零误差状态。它试图将误差的变化减小到零。如果应用了过多的补偿，算法会超调，然后再进行另一次校正。这个过程会持续进行，产生不断增加或减少校正的模式。虽然振荡减小的状态被认为是“稳定的”，但算法永远无法达到真正的零误差状态。

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