PID算法原理及调整规律

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一、PID算法简介
" p! f: T; C) F* o+ W" W- E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。
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
# i1 o' J; U. `; w# p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。
顾名思义，P指是比例(Proportion )，I指是积分(Integral )，D指微
分(Differential ) 。在电机调速系统中，输入信号为正，要求电机正转时，反
! \7 t7 ^! c$ `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
$ z) a& `( F3 J+ \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:
$ q' _2 l4 a4 x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
倍数。举个例子，假如
' [3 i( T5 j- @0 e. `/ a0 S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
5 ^3 C1 ]; w0 J7 y* n) _, u4 B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. .
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
0 H3 d2 R  x6 l! ^( c调节灵敏度就越高。
& g5 C6 H( U0 ?. x7 t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
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
4 ?  z+ R. P* v7 u% I& [% t# e1 d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。
微分D:微分项部分其实就是求电机转速的变化率。
2 Q  v0 L* v" q" ?3 h9 T也就是前后两次差值的差而已.
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。
9 x7 r7 w0 N2 a- e3 U可见微分项的调节是
2 T3 P: w* G' c6 N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。
% v. {! z4 \5 d! a: H) Q4 c+ n6 `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
5 U( ~: W* j3 w0 d9 l+ Y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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