浅谈PID算法的原理

xydwang

PID算法也叫估比例 积分 微分 算法，它运用比例积分微分的思想计算输入量的设定量之间的偏差，最终是输出量稳定的设定量上。

比例P：比例项其实就是对预设值和反馈值的放大倍数。举个例子说明：假如原来电机两端的电压为U0 ，比例P为0.2，输入值是800，而反馈值1000，那么输出到电机两端的电压应变成U0+0.2*（800-1000）。从而达到调解速度的目的，显然比例P越大时，电机转速回归到输入什的速度越快，调解灵敏度就越高。从而，加大P的值，可认减少非稳定态的时间，但是同时也可通告机转速在预设值附近震荡的情形，所以又引入积分I解决此问题。

积分I：顾名思义，积分项部分其实就是对预设值和反馈值之间的差值在时间上进行累加。当差值不是很大时，为了震荡，可以先让电机按原速度继续运行，当时要用这个差值用积分荐累计。当这个值累计到一定值时，再一次性进行处理。从而避免了震荡现象的发生。可见积分项的调节存在明显的滞后。而I值越大，滞后现象越明显。

微分D：微分荐部分其实就是求电机转让速的变化率。也就是前后两次差值的差而已。也就是说，微分荐是根据差值变化的速率，提前给出一个相应的调节动作，可见微分荐的调节是超前的。并且D越大，超前超过越明显。可以在一定程度上缓冲震荡。比例荐的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使掏误差的控制作用等零，甚至为负值，从而避免了被控制量的严重超调。