PID算法详解

pulbieup

前言说明
控制的方法远远不止PID这一招，在许多场合也未必是最佳的控制算法。对于学习能力较好的师弟也可以再去寻求一种更优秀的控制算法。PID的分类多如牛毛，例如:模糊PID、数字PID、神经元PID等等。另外，本文档是参考几十个PID相关文档资料整合而成。由于个人能力等原因，从策划、编辑、排版等花了一个多月的时间才完成此次PID算法的整合。
" u% [' h- U9 h& s为了更有针对性和有效性，本文档主要讲解数字PID 及其变种(改进式PID):位置式和增量式。以及这两种PID的C语言编程实现、参数的调整确定和PID控制的应用。
我们为什么要用PID算法呢?原因很简单:
$ f5 L. e+ H& u9 e  k5 H其一，PID是一种比较成熟的控制算法，而且还有许多基于PID的变种算法(简称改进式PID)。
其二，资料多，学习难度降低，入门快。
+ q' `# `5 |2 e1 b! z1 y% m其三，多届师兄实践过，感觉效果还不错!但每年资料成指数增长，从上届师兄那拷贝了好几G资料，讲PID控制的文档可以夸张的说跟天上的“星星”一样，看了之后眼花缭乱，而且有很多重复的。
为了让更多人能快速上手使用PID控制算法，结合个人经验和相关文档将它浓缩如下:
/ p) b0 c2 _+ M: r
; z% e) Z; {8 [" U# _% G+ h- o一、什么是PID控制?
由易到难、从简到繁、结合现实和理论带你入门PID算法。以下从两个方面进行介绍:
) Q2 Q; ^" X7 e- s1.1用生活实例谈PID， 让你有个感性的认识:
+ w% M# s- V. c! l4 [# k. j1)比方说桌子上放个物体，祥子像块金属，巴掌大小。你心里会觉得这个物体比较重，就用较大力量去拿，可是这个东西其实是海绵做的，外观被加工成了金属的样子。手一下子“拿空了”，打住了鼻子。这是怎么回事?比例作用太强了。导致你的大脑发出指令，让你的手输出较大的力矩，导致“过调”。
2)还是那个桌子，还放着一块相同样子的东西，这一次你会用较小的力量去拿。可是东西纹丝不动。怎么回事?原来这个东西确确实实是钢铁做的。刚才你调整小了比例作用，导致比例作用过弱。导致你的大脑发出指令，命令你的手输出较小的力矩，导致“欠调”。.
3)还是那个桌子，第三块东西样子跟前两块相同，这一次你一定会小心点了，开始力量比较小，感觉物体比较沉重了，再逐渐增加力量，最终顺利拿起这个东西。为什么顺利了呢?因为这时候你不仅使用了比例作用，还使用了积分作用，根据你使用的力量和物体重量之间的偏差，逐渐增加手的输出力量，直到拿起物品以后，你增加力量的趋势才得以停止。
! ^' X0 g' {# k1 ^$ i+ E$ Y这三个物品被拿起来的过程，就是一个很好的整定自动调节系统参数的过程。
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