分享个人对PID的一些理解与调节经验

写在前面的话

关于C语言修正模拟PID的过程，这里就不再详谈了，网上一抓一大把，虽是对深入理解PID有莫大的帮助，但是入门我还是觉得没有实际操作来的实在！

自己也是这么走过来的，深知其中的个把辛酸，于是再度落笔，完善这篇文章，如果也能在你前行的路上帮到你一把，那真的善莫大焉。

我们经常用的PID有两种，增量PID和位置PID。

位置PID公式:

Pwm =Kp*e(k)+Ki*∑e(k)+Kd[e(k)-e(k-1)]

e(k)：本次偏差

e(k-1)：上一次的偏差

∑e(k)：e(k)以及之前的偏差的累积和;其中 k 为 1,2,k;

Pwm 代表输出

缺点：每次输出均与过去的状态有关，计算时要对e（k）进行累加，计算机运算工作量大。

增量式 PID 公式

Pwm += Kp[e(k)-e(k-1)]+Ki*e(k)+Kd[e(k)-2e(k-1)+e(k-2)] （注意是+=）

e(k)：本次偏差

e(k-1)：上一次的偏差

e(k-2)：上上次的偏差

Pwm 代表增量输出

优点：增量型误动作小，易于实现手动/自动的无扰动切换，不产生积分失控。

缺点：在于积分截断效应大，溢出影响大

两者区别

1、位置式PID控制的输出与整个过去的状态有关，用到了误差的累加值;而增量式PID的输出只与当前拍和前两拍的误差有关，因此位置式PID控制的累积误差相对更大。

2、增量式PID控制输出的是控制量增量，并无积分作用，因此该方法适用于执行机构带积分部件的对象，如步进电机等，而位置式PID适用于执行机构不带积分部件的对象，如电液伺服阀。

3、由于增量式PID输出的是控制量增量，如果计算机出现故障，误动作影响较小，而执行机构本身有记忆功能，可仍保持原位，不会严重影响系统的工作，而位置式的输出直接对应对象的输出，因此对系统影响较大。

注意了，位置式要设置积分限幅和输出限幅。增量式只需要设置输出限幅！

好像比较一下，位置只剩缺点了。

参数整定指标及经验

一个好的控制系统应满足3个要求，稳定性、快速性、准确性。

PID的评估指标有：最大超调量、上升时间、静差

最大超调量

最大超调量是响应曲线的最大峰值与稳态值的差，是评估系统稳定性的一个重要指标

上升时间

上升时间是指响应曲线从原始工作状态出发，第一次到达输出稳态值

所需的时间，是评估系统快速性的一个重要指标

静差

静差是被控量的稳定值与给定值之差，一般用于衡量系统的准确性

调节经验

P，增大P可增大系统的相应速度，同时有减小静差的功能。过大则会产生超调的效果，产生震荡，稳定性变差。

I，增大I有利于减小静差。过大消除静差能力强，同样容易引起系统震荡。

D，增大D，有利于加快系统响应，抑制超调量变化，同时削弱系统的响应速度，相当于增大系统的阻尼。同时引入微分控制(D)可以增大比例控制系数(P)以提高系统的响应。

位置控制的调节经验可以总结为：先只使用 P 控制，增大 P 系数至系统震荡之后加入微分控制以增大阻尼，消除震荡之后再根据系统对响应和静差等的具体要求，调节 P 和 I 参数。

一般的控制系统单纯的P 控制或者 PI 控制(平衡车的速度环，编码器可能存在的噪声，为防止噪声被放大并消除系统的静差)就可以了，但是那些对干扰要做出迅速响应的控制过程需要 D（微分）控制（平衡小车的直立环）。

总的调节经验

先只调P，把其余两个(I/D)设为0，同时把系统输入设置为最大允许值的60%。这个什么意思呢，假如我们要调速度，那就此时把系统占空比设置值60%。

然后从小到大调节P，直到系统产生震荡，然后再反过来调小，直到系统振荡消失，记录此时的P，然后设置系统的P为当前P的60%。

今......................................