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一、简介
1) 应用领域
PID控制器广泛应用于各种工业过程控制中，比如：温度控制、流量控制、压力控制、飞行器的姿态、汽车控制、机械臂的位置控制等多个领域。
2) 概念
PID控制器是一种广泛应用于过程控制的自动控制器，分别代表比例（proportional）、积分（integral）、微分（derivative），主要用于调节系统的输出，使反馈值与目标值更接近。
其中： - Kp 是比例系数，用于放大偏差信号。
- Ki 是积分系数，用于消除稳态误差。
- Kd 是微分系数，用于预测偏差的变化趋势，提前进行控制。
二、位置式PID PID初始化 PID参数定义及控制输出 三、调参 Kp、Ki、Kd的作用。 P：增加快速性，过大会引起震荡和超调，P单独作用会一直有静态误差。 I：减少静态误差，过大会引起震荡。 D：减小超调，过大会使响应速度变慢。 （1）纯Kp调节（比例） 假设有一个高为10m的水桶需要灌满水，这里我们假设Kp=0.2（每次灌水量为剩余灌水量的0.2倍）。 第一次灌水：10×0.2， 剩余8（10-10×0.2）。 第二次灌水： 8×0.2， 剩余6.4（8-8×0.2）。 第三次灌水：6.4×0.2 ，剩余5.12。 … 这里我们发现当我们设置Kp后，一直会慢慢接近目标值，但是***不会到达目标值，这也就是会一直有静态误差。当Kp设置过小时，消耗的时间也就会更多。这里我们可以适当的调大Kp，使得更快的接近目标值。但是当Kp大于某个定值时，就会出现抖动，如下，假设Kp=1.5。 则第一次灌水：10×1.5，剩余 -5。 第二次灌水：-5×1.5，剩余2.5（-5 - (-5×1.5)）。 第三次灌水：2.5×1.5，剩余 -1.25。 … 所以，要根据实际适当调整p值，不要使得Kp过大，而出现抖动。 （2）Ki调节（积分） 作用：积分时间用于解决系统的稳态误差问题，即系统无法完全到达期望值的情况。当存在稳态误差时，积分项会不断积累偏差，并且在一段时间内持续作用于控制器的输出，直到系统到达期望状态为止。 水桶例子：假设你在使用一个PID控制系统来控制一个水桶的水位。如果水桶的出水口略微大于水龙头的流量，那么水位就会慢慢下降，形成一个稳态偏差。积分时间就像是一个将稳态偏差中的水慢慢积累起来，直到水桶完全满了。如果积分时间设置得太大，可能会导致水桶溢出，而设置得太小则可能导致水桶***无法完全填满。 （3）Kd调节（微分） 作用：微分时间用于减小系统的超调和提高系统的稳定性。它通过监测偏差的变化速率来预测系统未来的行为，并相应地调整控制器的输出，以减少振荡和过冲现象。 水桶例子：继续以水桶控制系统为例，微分时间就像是观察水流速度的变化。如果你突然关闭水龙头，但是水桶的水位仍然在上升，那么微分项会告诉你要逐渐减小输出，以避免水位超过期望值。如果微分时间设置得太大，可能会导致系统对外部干扰过于敏感，反而引起不稳定性；而设置得太小，则可能无法有效地抑制超调和振荡。
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