开云-什么是PID控制？

甚么是PID节制？ 时候：2024-12-14 20:04:49 手机看文章

扫描二维码随时随地手机看文章

1、媒介

在智能车比赛中，有良多环节需要经由过程软件进行对车模活动进行切确节制。好比，车模与指导线之间的位置，就需要进行切确节制，放置车模走掉。车模经由过程摄像头检测到黑色指导线在视野中的位置，距离设定的视野中间点之间，具有必然误差。这个误差可以经由过程车模两个前轮之间的速度差来进行批改，也能够经由过程点窜后轮的摆布扭转来进行批改。是以这里就会引入一个主要的节制思绪，那就是反馈节制。也就是操纵误差来批改车模的活动参数进而削减误差。今天给大师介绍的一个最经典的反馈节制方式，那就是 PID 反馈节制。经由过程理解它，便在大师理解给定的参考例程软件，并进一步优化。

2、反馈调理

以车模与指导线之间的误差调理为例，申明PID反馈节制的概念。这里的车模，就是我们节制的对象系统。它有输入和输出旌旗灯号。对位置节制来讲，两个前轮的速度差，就是车模位置的输入旌旗灯号。 指导线在车模摄像头视野中间的误差，就是系统的输出旌旗灯号。为了确保车模始终沿着指导线前行，凡是设定这个误差为 0。操纵比力图象中丈量到的误差与设定值之间的不同，经由过程某种算法来批改两个前轮的差速，进而使得误差恢复到与设定值不异。也就是无误差。PID 就是一种常见到的调理方式。

为了申明负反馈调理的概念，这里先举一个乒乓节制的策略。假如发现车模误差年夜在0，暗示靠左，则提高车模左轮的转速，下降右轮的转速，使得差速为年夜在0的一个常数，车模便会往右转向。当车模往右转向使得误差小在0，暗示方向右方了。则将差速设定为小在 0 的 一个常数。此时车模便会往左扭转，进而减小误差。这个乒乓节制策略比力简单，可是最年夜的一个问题，就是车模在行进的进程中会摆布扭捏，严重影响行进的速度。那末，是不是可以改变节制策略可以或许使得这个进程变得光滑，而且终究误差趋在 0 吗？这就需要引入经典的 PID节制。

3、PID节制

关在PID 节制的申明，在收集上有良多资料，大师可以经由过程收集自行进修， 这里给出他的一些根基概念。PID现实上是比例、积分、和微分的英文首字母的缩写词， 它暗示，对系统的反馈误差旌旗灯号，别离经由过程比例放年夜、 积分、和微分运算以后，然后在经由过程一个加权系数将它们归并在一路，构成车模转向的节制量，进而去消弭误差。

比拟与乒乓节制，经由过程将误差乘以一个比例系数作为节制量，可以免车模摆布猛烈扭捏。将误差进行积分，可以有用消弭残余的车模偏移。微分则可以有用按捺调理的过冲，它是牺牲一部门快速响应来取得不变的结果。对车模标的目的节制，因为标的目的自己就是对差速的积分，所以，经由过程摆布轮进行差速节制的时辰，经常只需利用比例和微分便可以了。不需要再引入积分，不然就有可能使得标的目的节制发生猛烈的过冲。

4、结果演示

为了加倍直不雅的展现 PID 节制纪律，这里经由过程 CSDN 上的一个博文中的动图来讲明 PID 各个参数的感化。在这个竖立的木板上，最左侧的旋钮是一个设定位置的电位器，紧接着右侧也是一个电位器，它的位置是由上面机电的输出轴带动。反映了机电的输出轴的角度。机电的扭转电压是经由过程对照设定电位器与检测电位器之间的电压差值颠末 PID 调理来决议的。右侧三个电位器别离可成设定 PID 的三个加权系数的巨细。因为节制机电的电压决议了机电的转速，对应的位置是对转速的积分，这一点与智能车的两个前轮的差速，颠末积分以后，改变成标的目的的误差是一样的。此刻只是进行 比例调理，可以看到机电的角度追随设定旋钮的转变，结果长短常杰出的。

▲ 图1.4.1 插手微分，可以消弭震动

接下来，增添了积分部门，此时，较着可以看到机电的输出角度追随设定电位器的速度增添，但也呈现了较着的震动。这是由于误差的积分，再叠加上机电角度对转速的积分，使得反馈呈现了过冲。假如此时，增添 微分系数，可以看到它下降了机电角度追随设定电位器的速度，可是较着按捺了震动现象，提高了节制的不变性。这一点，对车模标的目的节制也长短常主要的。

※ 总 结 ※

本文连系智能车标的目的节制，介绍了 PID 节制的根基概念，这个调理概念也能够利用在速度、位置等其它活动量的节制。操纵动图演示了 PID 三个参数在具有积分特征的节制对象上所发生的结果。基在此，大师可以进一步优化智能车节制法式。

欲知详情，请下载word文档 下载文档