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PID控制及位置式与增量式区别

PID调试和出现的问题 ​ 很早的时候就听闻PID调试是一个难点，不过这并不是我们放弃的理由。决定采用arduino中封装好的PID库后，问题已经变得简单很多了。观察PID源码，需要我们设定的值有：

Setpoint：目标值

Kp，Ki，Kd： pid参数

OutputLimits：输出极限

SampleTime：采样时间

​ 一共6个值，Setpoint 相对是最容易理解的，它就是我们想达到的目标值，我们初步设定空载速度为2.00rad/s，尽量慢一点保证摄像头能一次性捕捉到二维码。但是下地跑了一下发现前后运动虽然启动有点困难但是还可以，左右却完全启动不了，排除机械故障和代码问题后，我们认为初始速度过小，左右运动需要速度为4.00rad/s或者以上方可以。

​ 接下来是OutputLimits，是输出的极限范围。我们观察代码公式，得知该库是用的位置式PID。关于两者的区别详见：PID控制及位置式与增量式区别，所以我们输出的范围应该是0-255.

​ SampleTime的确有点不确定，arduino库例程给的倒立摆的例子是5ms，而一些参考文档则说温度等采样时间是1-5s。

​ 我们的第一个问题就是，采样时间如何取呢？

​ 我们分别设置采样时间5ms，50ms，100ms和200ms设置对照时间，发现采样时间对PID参数的选取有着比较明显的影响，每换一个都要重新调整PID系数。最后，我们参考电机编码器的采样时间，暂时设置成了100ms。

​ 接下里就是最复杂的PID调整。一般而言PI控制器就已经能很好的实现速度控制，所以整体调整以PI为主。**如何调整PID呢？**网上关于PID调整的技巧很多，还有口诀什么的，但是对于第一次接触调整的我们来说……恩，这个吗。

​ 我们先看一段口诀：

​ 参数整定找最佳， 从小到大顺序查。 ​ 先是比例后积分， 最后再把微分加。 ​ 曲线振荡很频繁， 比例度盘要放大。 ​ 曲线漂浮绕大弯， 比例度盘往小扳。 ​ 曲线偏离回复慢， 积分时间往下降。 ​ 曲线波动周期长， 积分时间再加长。 ​ 曲线振荡频率快， 先把微分降下来。 ​ 动差大来波动慢， 微分时间应加长。 ​ 理想曲线两个波， 前高后低四比一。 ​ 一看二调多分析， 调节质量不会低。 ————————————————

好在天无绝人之路，经过一两天的折磨，大致调整思路差不多整理出来了：

工欲善其事必先利其器，先写一个波形分析程序再说

先将I、D两个系数置为0，只调节P，从1开始，向大调整（如果不震荡），直到P出现较大的震荡为止，然后将P回调一点（70%左右）。调整后可能出现静差，属于正常现象

再调整I，从1开始逐渐放大（如果不震荡），观察，当I较小的时候并且存在静态误差时候，会经过很长很长时间速度才会逐渐到达标准值，增大I会减小反应时间，而如果I过大，则会产生明显的超调现象。我们需要在不改变P的情况将I调整到不出现震荡，然后再回调一点。

同时放大P和I到尽量大，同时保证图像不震荡。

如果和震荡周期有关，则调整P，如果和超调及反应速度有关，则调整I（I放大好像就把波拉长了一样）

如果震荡过于频繁，则可少量的加入D使图像稍微平滑一点，但是尽量不要加。微分环节在传递函数中表示超前量，及对当前运动趋势（求导，斜率）进行估计从而提前反应， ————————————————