分享一个通俗易懂的分享PID理解
在 APM 菜单中有一个参数设置 PID设置，没有接触过 PID对人来说，那完全是一头雾水，一堆摸不着头脑的数字。鉴于此，本文力争以通俗的语言讲解 PID每个意思。 PID 控制是一种广泛应用于自动化控制领域的控制方法，P 代表比例，I 代表积分，D 从这些名词中可以看出代表微分，PID 控制是基于数学的一个重要分支：基于微积分学的数字自动控制模式，以传感器收集的数据作为输入源，并根据预定的数据 PID 输出控制按特定公式计算。
例如，一列即将到达车站的火车将在即将到达车站时切断输出功率，使其以惯性滑到月台。假如设置火车 100km/h 站前的速度 1km 切断动力并开始滑行的地方，所以这个 100 比1 就是比例 P的含义，P 站前滑行越大，速度越快。滑行初始速度快的好处是进站快，但初始滑行速度过快会导致火车在惯性的作用下冲过月台，所以火车不得不倒车，但因为 P 如果设置过大，倒车后的滑行也会使火车倒过头，从而形成反复向前后退的震荡局面。而 P 如果设置小，进站速度会变得很慢，进站时间会延长。所以设置一个合适的 P 值是 PID 调整的首要任务。由于 P 这是一个固定的值。如果火车的速度和平台之间的距离用坐标图理想化地显示出来，则不考虑惯性和外力的作用。 P 调整的结果将是直斜线。斜线越陡，进站时间越短 
上图的 P 调整结果只是为了便于理解，实际上是不可能的，PID计算的结果也不是这样子。无论如何，如果只有 P 调整，火车要么设置相对较低的 P 以非常缓慢的速度到达目标月台，或过度冲洗，很难在速度和准确性之间设置平衡。所以下一步应该是解释 D 该微分了。根据上述例子，如果 P 等于 100 当火车只能滑到月台时，所需的时间是 10 分钟。但对于自稳定性能要求高的自动化系统，这是 10 分钟太长，能加快吗？是的，我们把 P 加大到 120让火车司机在站前开火车 1km 的地方以 120km/h 速度开始减速滑行，然后站在前面 500 踩下刹车，将速度降低到米 80km/h，站前 300 米再踩一下刹车让速度降为 50km/h，站前 再踩刹车100米，让速度降到 20km/h，站前 10 米让火车在短时间内滑到月台的准确位置，这样进站速度会大大加快，原本需要 10 分钟可能只需要几分钟 5 分钟就行了。 这就是 D作用，我们权并把 D理解为刹车，如果仍然表达坐标图 D对 P 调整的影响是 D 使 P 在 PID 公式中，D 左右是变化 P 的曲线，D 值越大，对 P 影响越大。加入 D 前期曲线陡峭，进站快，后期平缓，使火车能够平稳准确地进站。
相信经过这个解释，很多模友都明白了 PD在飞机的实际调整中，我们可以有针对性。根据 PD我们可以得出一个调整步骤：首先 D置零，加大 P值，使飞机适当过冲开始冲击，然后增加 D 降低数值 P 调整后期的作用，放慢过冲现象，最后调整到不过冲。P飞机倾斜后恢复的速度越快，越敏感，但会产生冲击；D 调整越大，越平稳，但越稳定 D 会议延长了调整时间，表现为反应迟钝(这里 D 指的就是 D 一般数值 PID 表述中，D 越接近 0，P 效果越大，需要注意)。
最后讲解 I 的作用，I 是积分，是为了消除误差而添加的参数。如果在上述例子中，火车靠站后，离最终目标停止线仍然很差 1 米，虽然我们也可以认为这是一个合格的停车场，但这毕竟是一个错误，如果我们同意的话 1 米的误差，在此基础上，火车第二次靠站会有 在过去，2米的误差会越来越大，所以我们必须记录这个误差，当我们第二次进入车站时，它可以工作，如果它很糟糕 1 米，火车司机可以在原来 PD基于调整I 积分，延迟 1 米输出(或提前) 999 米开始减速，最后刚到停止线。如果没有 I 多轴飞机平台的作用是飞机越来越倾斜，最终失去平衡。如果没有 I 多轴飞机平台的作用是飞机越来越倾斜，最终失去平衡。I 基于调整 PD ，PD 会影响变化 I 因此，最终的调整步骤是先调整 P 确定灵敏度，然后调整 D调整稳定性，最后调整稳定性 I 确定精度。
#include<reg51.h> #include "intrins.h" #include <lcd.H> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define GPIO_KEY P2 sbit PWM=P1^4; sbit P10=P1^0; sbit P12=P1^2; uchar speed1[4]={
"0000"};//设定转速 uchar speed2[3]={
"000"};//占空比
uchar speed[]={
"0000"};//当前转速
uchar KeyValue=0;
uint AA,count=0,flag;
float pid_p=0.003,pid_i=0.003,pid_d=0.002; //PID三个参数 初值
uint SpeedSet=3000,CurrentSpeed;//设定转速 当前转速
unsigned char pid_val_mid;//pid_val_mid脉冲宽度
unsigned int lastError=0;
long int sumError=0;//sum偏差和
void delay1(unsigned int i)
{
unsigned int j;
for(;i>0;i--)
for(j=0;j<333;j++)
{
;}
}
/********************* 键盘扫描*************/
void KeyDown(void)
{
GPIO_KEY=0x0f;
delay1(10);
if(GPIO_KEY!=0x0f)
{
delay1(10);
if(GPIO_KEY!=0x0f)
{
//测试列
GPIO_KEY=0X0F;
delay1(10);
switch(GPIO_KEY)
{
case(0X07): KeyValue=0;break;
case(0X0b): KeyValue=1;break;
case(0X0d): KeyValue=2;break;
case(0X0e): KeyValue=3;break;
}
//测试行
GPIO_KEY=0XF0;
delay1(10);
switch(GPIO_KEY)
{
case(0X70): KeyValue=KeyValue;break;
case(0Xb0): KeyValue=KeyValue+4;break;
case(0Xd0): KeyValue=KeyValue+8;break;
case(0Xe0): KeyValue=KeyValue+12;break;
}
}
}
}
void timer()
{
TMOD=0x11;//定时器0工作方式1.16位，定时器1工作方式1,16位定时；
TH0=0x4b;//50ms初值
TL0=0xfe;
TH1=0xfc;//1msPWM控制
TL1=0x66;
TR1=1; //启动定时器1
ET1=1; //定时器1中断使能
IT0=1;//外部中断下降沿触发
TR0=1; //定时器启动标志
ET0=1; //定时器中断使能
EX0=1; //外部中断使能
EA=1; //全局中断
}
/***********************lcd显示*************/
void display()
{
speed[0]=CurrentSpeed/1000+0x30; //当前转速
speed[1]=CurrentSpeed/100%10+0x30;
speed[2]=CurrentSpeed/10%10+0x30;
speed[3]=CurrentSpeed%10+0x30;
speed1[0]=SpeedSet/1000+0x30;//设定转速
speed1[1]=SpeedSet/100%10+0x30;
speed1[2]=SpeedSet/10%10+0x30;
speed1[3]=SpeedSet%10+0x30;
speed2[0]=pid_val_mid/100+0x30;
speed2[1]=pid_val_mid/10%10+0x30;//占空比
speed2[2]=pid_val_mid%10+0x30;
DispHanzi(0,0,5,"当前转速：");
DispZimu(0,5,4,speed);
DispHanzi(1,0,5,"设定转速：");
DispZimu(1,5,4,speed1);
DispHanzi(3,0,4,"占空比：");//占空比
DispZimu(3,4,3,speed2);
DispHanzi(3,6,1,"%");//占空比
}
/************************电机控制*************/
void keyKZ()
{
if(KeyValue==4)//正转
{
P10=1;
P12=0;
}
if(KeyValue==5)//反转
{
P10=0;
P12=1;
}
if(KeyValue==6)//停车
{
P10=0;
P12=0;
}
if(KeyValue==12)//设定速度加50
SpeedSet+=50;
if(KeyValue==13)//设定速度减50
SpeedSet-=50;
if(KeyValue==14)//设定速度加1
SpeedSet+=1;
if(KeyValue==15)//设定速度减1
SpeedSet-=1;
KeyValue=0;
}
/************************PID控制算法*************/
unsigned int PID()
{
int dError=0,Error=0,B;
Error=SpeedSet-CurrentSpeed;//当前误差=设置速度-实际速度
sumError=Error+sumError;//误差和=当前误差+总误差
dError=Error-lastError;//误差偏差=当前误差-上次误差
lastError=Error;//上次误差
B=pid_p*Error+pid_i*sumError+pid_d*dError;
if(B>100) pid_val_mid=100;
if(B<0) pid_val_mid=0;
if(B>=0&&B<=100)
pid_val_mid=B;//输出pwm脉宽
return(0);
}
void Timer0_isr() interrupt 1 //定时器0中断
{
AA++;
TH0=0x4b;
TL0=0xfe;
if(AA==20)
{
CurrentSpeed=count*3;//一分钟的转速
count=0;
AA=0;
PID();
}
}
void key_int() interrupt 0 //外部中断P32口
{
count++;
}
void Timer1() interrupt 3
{
static int c=0;
TH1=0xfc;
TL1=0x66;
c++; //每次定时器溢出加1
if(c<=pid_val_mid) PWM=1;
if(c>pid_val_mid) PWM=0;
if(c>=100) c=0;
}
void main()
{
timer();//定时器初始化
InitLCD();//LCD初始化
while(1)
{
KeyDown(); //键盘扫描
keyKZ();//键盘控制
display();//显示LCD
}
}