一、PID算法

PID控制是最早发展的自动控制策略之一，是微机化控制系统的一个重要组成部分，整个系统的控制功能主要由PID控制算法来实现。

PID控制系统由比例单元、积分单元、微分单元组成，根据偏差的比例（P）、积分（I）、微分（D）计算出系统所需控制量并进行控制，称为PID控制。实际经验和理论分析都表明，PID控制能够满足相当多工业对象的控制要求，至今仍是一种应用最为广泛的控制算法之一，实际中也有PI和PD控制。

二、控制方法对比

• 棒棒控制（启停控制器）
  • 容易出现震荡
• 比例控制
  • 
  • 缺点是无法接近平衡，有静态误差
• PI控制
  • 
  • 优点是解决静态误差，但是达到平衡需要一段时间
• PID控制
  • 
  • 此时的Ki = 1/Ti，口诀中的积分时间就是Ti

PID的手动整定

PID衰减曲线整定

PID调节器各校正环节的作用是：

• （1）比例环节：即时成比例地反应控制系统的偏差信号e(t),偏差一旦产生，调节器立即产生控制作用以减少偏差。

  • 过去
  • 用平滑的调节取代暴力的开关

• （2）积分环节：主要用于消除静差，提高系统的无差度。积分作用的强弱取决于积分时间常数TI，TI越大，积分作用越弱，反之则越强。

  • 现在
  • 累积偏差

• （3）微分环节：能反映偏差信号的变化趋势（变化速率），并能在偏差信号的值变得太大之前，在系统中引入一个有效的早期修正信号，从而加快系统的动作速度，减少调节时间。

  • 未来
  • 误差对时间取微分，抑制波动，快速达到平衡

计算注意事项

• 比例项输出=本次偏差乘以比例项系数

• 积分项输出=历史偏差之和乘以积分项系数

• 微分项输出=最近两次偏差之差（上次偏差-本次偏差）乘以微分项系数

• PID输出为上述输出之和，也就是多少秒高电平

• PID计算时间（采样周期）要大于PWM周期时间

PID算法的一般表达式是：

u(t)------输出量
Kp-------比例系数
e(t)------误差
Tt--------积分时间常数
TD-------微分时间常数