通俗易懂的给你讲解PID

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上传日期: 2019-12-13

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资料介绍

标签:PID(815)PWM(2123)编码器(1683)

  很多同学都不清楚PID是个什么东西,因为很多不是自动化的学生。他们开口就要资料,要程序。这是明显的学习方法不对,起码,首先,你要理解PID是个什么东西。

  本文以通俗的理解,以小车纵向控制举例说明PID的一些理解。

  首先,为什么要做PID?由于外界原因,小车的实际速度有时不稳定,这是其一,要让小车以最快的时间达达到既定的目标速度,这是其二。速度控制系统是闭环,才能满足整个系统的稳定要求,必竟速度是系统参数之一,这是其三。

  小车调速肯定不是线性的,外界因素那么多,没人能证明是线性的。如果是线性的,直接用P就可以了。比如在PWM=60%时,速度是2M/S,那么你要它3M/S,就把PWM提高到90%。因为90/60=3/2,这样一来太完美了。完美是不可能的。 那么不是线性的,要怎么怎么控制PWM使速度达到即定的速度呢?即要快,又要准,又要狠。(即快准狠)系统这个速度的调整过程就必须通过某个算法调整,一般PID就是这个所用的算法。

  可能你会想到,如果通过编码器测得现在的速度是2.0m/s,要达到2.3m/s的速度,那么我把pwm增大一点不就行了吗?是的,增大pwm多少呢?必须要通过算法,因为PWM和速度是个什么关系,对于整个系统来说,谁也不知道。要一点一点的试,加个1%,不够,再加1%还是不够,那么第三次你还会加1%吗?很有可能就加2%了。通过PID三个参数得到一个表达式:△PWM=a *△V1+b *△V2+c *△V3,a b c是通过PID的那个长长的公式展开,然后约简后的数字,△V1 ,△V2 ,△V3 此前第一次调整后的速度差 ,第二次调整后的速度差,第三次。。。。。一句话,PID要使当前速度达到目标速度最快,需要建立如何调整pwm和速度之间的关系。

  输入输出是什么: 输入就是前次速度,前前次速度,前前前次速度。 输出就是你的PWM应该增加或减小多少。

  为了避免教科书公式化的说明,本文用口语化和通俗的语言描述。虽然不一定恰当,但意思差不多,就是那个事。如果要彻头彻尾地弄PID,建议多调试,写几个仿真程序。

  PID一般有两种:位置式PID和增量式PID。在小车里一般用增量式,为什么呢?位置式PID的输出与过去的所有状态有关,计算时要对e(每一次的控制误差)进行累加,这个计算量非常大,而明没有必要。而且小车的PID控制器的输出并不是绝对数值,而是一个△,代表增多少,减多少。换句话说,通过增量PID算法,每次输出是PWM要增加多少或者减小多少,而不是PWM的实际值。

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