PID算法原理及调整规律

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一、PID算法简介
% b+ U4 y  C7 [& Y, n在智能车竞赛中，要想让智能车根据赛道的不断变化灵活的行进，PID算法
的采用很有意义。
4 w( L! c  G6 B  P  ^# r首先必须明确PID 算法是基于反馈的。- -般情况下，这个反馈就是速度传
感器返回给单片机当前电机的转速。简单的说，就是用这个反馈跟预设值进行比
较，如果转速偏大，就减小电机两端的电压:相反，则增加电机两端的电压。
4 V) F/ R* a- E& M4 l! q2 `; Y顾名思义，P指是比例(Proportion )，I指是积分(Integral )，D指微
/ m" T7 N1 Q, o! Y5 K5 L8 f分(Differential ) 。在电机调速系统中，输入信号为正，要求电机正转时，反
9 X) k1 ~* }0 R" k5 i) u/ {- d! y馈信号也为正(PID 算法时，误差=输入-反馈)，同时电机转速越高，反馈信号
6 L" v4 n9 F0 y  G0 b9 a越大。要想搞懂PID 算法的原理，首先必须先明白P,I,D 各自的含义及控制规律:
比例P:比例项部分其实就是对预设值和反馈值差值的发大
$ U: a5 \6 |# H) M( w" a& F倍数。举个例子，假如
原来电机两瑞的电压为U o。 比例P为0.2，输入值是800， 而反馈值是1000， 那么输
出到电机两端的电压应变为U o+0.2* (800-1000) .从而达到了调节速度的目的. .
+ q6 t* y: K( ]6 _3 ^( k显然比例P越大时，电机转速回归到输入值的速度将更快，及
9 c5 D4 Y. P, Z* ^+ C8 v# Z6 M调节灵敏度就越高。
5 P  V6 r. O5 c# L' y从而，加大P值，可以减少从非稳态到稳态的时间。但是同时也可能造成电机转速
& b; F; {' z2 Q0 [$ q  I3 n在预设值附近振荡的情形，所以又引入积分I 解决此问题.
积分1:顾名思义，积分项部分其实就是对预设值和反馈值之间的差值在时间上进
行累加。当差值不是很大时，为了不引起振荡。可以先让电机按原转速继续运行。
当时要将这个差值用积分项累加。当这个和累加到- -定值时，再-次性进行 处理.
从而避免了振荡现象的发生。可见， 积分项的调节存在明显的滞后。而且 1值越大，
滞后效果越明星。
! F9 A& c: M  w" s8 Z) O1 v微分D:微分项部分其实就是求电机转速的变化率。
也就是前后两次差值的差而已.
! N- i2 H8 D" l1 ^也就是说，微分项是根据差值变化的速率， 提前给出一个相应的调节动作。
; z, h' E$ F. `: G0 \3 ^可见微分项的调节是
超前的。并且D值越大，超前作用越明显。可以在- -定
程度上缓冲振荡。
比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分
项"，它能预测误差变化的趋势
这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制
误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严巫超调。
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多言数穷

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