由入门到精通-吃透PID

增量式PID通俗解说一开始见到PID计算公式时总是疑问为什么是那样子？为了理解那几道公式，当时将其未简化前的公式“活生生”地算了一遍，现在想来，这样的演算过程固然有助于理解，但假如一开始就带着对疑问的答案已有一定看法后再进行演算则会理解的更快！首先推荐白志刚的《由入门到精通—吃透PID2.0版》看完一、二章之后，建议你先通过实践练习然后再回来看接下来的所有章节，这样你对这本书的掌握会更加牢固、节省时间。

PID就是对输入偏差进行比例积分微分运算，运算的叠加结果去控制执行机构。

实践练习中，如何把这一原理转化为程序？为什么是用那几个error进行计算?以下是我摘录的一段PID程序，我曾用其对智能车的速度进行闭环控制：P：Proportional比例I：Integrating积分D：Differentiation微分Pwm_value：输出Pwm暂空比的值Current_error：当前偏差last_error：上次偏差prev_error：上上次偏差增量式PID计算公式：P=Kp*(current_error﹣last_error)；D=Kd*(current_error﹣2*last_error﹢prev_error)；I=Ki*current_error；PID_add=Pwm_value+P﹢I﹢D一、为什么是PID_add=Pwm_value+（P﹢I﹢D）而不是PID_add=P+I +D？如上图，有一个人前往目的地A，他用眼睛视觉传感器目测到距离目的地还有100m，即当前与目的地的偏差为100，他向双脚输出Δ=10 0J的能量，跑呀跑，10s之后，他又目测了一次，此时距离为40m，即current_error=40，他与10s前的偏差last_error=100对比，即current_error-last_error=-60，这是个负数，他意识到自己已经比较接近目的地，可以不用跑那么快，于是输出Δ=100+（-60）=40J的能量，40J的能量他刚好以4m/s的速度跑呀跑，10s之后，他发现已经到达目的点，此时current_error=0，大脑经过思考得出curre nt_error-last_error=0-40=-40，两脚获得的能量Δ=40+（-40）=0，即他已经达到目的地，无需再跑。

由入门到精通吃透PID在工业控制、自动化领域，PID（比例积分微分）控制算法可谓是一种经典且至关重要的技术。

无论是简单的温度控制系统，还是复杂的机器人运动控制，PID 都发挥着不可或缺的作用。

对于初学者来说，PID 可能像是一个神秘的黑匣子，让人感到困惑和难以捉摸。

但只要逐步深入，我们就能从入门到精通，彻底吃透 PID 。

首先，让我们来了解一下 PID 中的三个基本要素：比例（P）、积分（I）和微分（D）。

比例控制是 PID 中最直观的部分。

它的作用就像是一个直接的“力量施加者”。

比如说，我们要控制一个水箱的水位，当前水位与设定水位之间的差距越大，控制输出的力量也就越大。

比例控制的优点是反应迅速，能够对偏差做出快速的响应。

但它也有一个缺点，那就是可能会存在稳态误差，也就是说，即使系统最终稳定了，实际值与设定值之间可能仍会有一定的偏差。

积分控制则是为了解决比例控制中的稳态误差问题而引入的。

积分项会随着时间的积累，不断对偏差进行累加。

只要偏差存在，积分作用就会不断增加，直到消除偏差为止。

这就像是一个坚持不懈的“修正者”，不断努力去消除系统中的残留误差。

然而，积分控制也不是完美的，如果积分作用太强，可能会导致系统超调，甚至不稳定。

微分控制则是对系统变化趋势的预测。

它就像是一个“前瞻者”，通过感知偏差的变化速度来提前做出调整。

微分控制可以有效地抑制系统的超调，提高系统的稳定性。

但如果微分作用过强，可能会对噪声过于敏感，导致系统的误动作。

接下来，我们通过一个简单的例子来更直观地理解 PID 的工作原理。

假设我们要控制一个房间的温度，设定温度为 25 摄氏度。

当实际温度低于 25 摄氏度时，比例控制会立即增加加热功率；积分控制会随着时间的推移，不断增加加热功率，直到温度达到设定值；微分控制则会根据温度下降的速度，提前增加加热功率，以防止温度下降过快。

在实际应用中，如何调整 PID 的参数是一个关键问题。

一般来说，我们可以先从较大的比例系数开始，然后逐渐增加积分系数，最后再微调微分系数。

PID控制经典培训教程一、引言PID控制是自动控制领域最经典、应用最广泛的一种控制策略。

PID控制器因其结构简单、稳定性好、可靠性高、易于调整等优点，在工业控制、航空航天、技术等领域有着广泛的应用。

本教程旨在帮助读者深入理解PID控制原理，掌握PID控制器的设计、参数调整和应用技巧。

二、PID控制原理PID控制器由比例（Proportional）、积分（Integral）和微分（Derivative）三个环节组成，其基本原理是根据控制对象的实际输出与期望输出之间的误差，对控制对象进行相应的调节。

1.比例控制（P）比例控制是根据误差的大小进行调节，其控制作用与误差成正比。

比例控制可以减小误差，提高系统的响应速度。

但比例控制无法消除稳态误差，可能导致系统在期望值附近波动。

2.积分控制（I）积分控制是对误差的累积进行调节，其控制作用与误差的累积成正比。

积分控制可以消除稳态误差，提高系统的稳态性能。

但积分控制可能导致系统的超调量和响应速度降低。

3.微分控制（D）微分控制是对误差的变化率进行调节，其控制作用与误差的变化率成正比。

微分控制可以提高系统的稳定性和响应速度，减小超调量。

但微分控制对噪声敏感，可能导致系统在期望值附近波动。

三、PID控制器的设计与参数调整1.确定控制对象和控制目标在设计PID控制器之前，要明确控制对象和控制目标。

控制对象是指需要进行控制的物理量，如温度、压力、位置等。

控制目标是指期望的控制对象达到的值或状态。

2.选择PID控制器类型根据控制对象的特点和控制目标的要求，选择合适的PID控制器类型。

常见的PID控制器类型有：（1）P控制器：适用于控制对象无稳态误差或稳态误差较小的情况。

（2）PI控制器：适用于控制对象有稳态误差，且对响应速度要求较高的情况。

（3）PD控制器：适用于控制对象有稳态误差，且对超调量要求较低的情况。

（4）PID控制器：适用于控制对象有稳态误差，且对超调量和响应速度都有一定要求的情况。

由入门到精通吃透PIDPID控制器（Proportional-Integral-Derivative Controller）是一种常见的控制器，广泛应用于工业自动化领域。

它通过对系统的反馈信号进行比例、积分和微分运算，以达到控制系统稳定和响应速度的目的。

本文将从入门到精通分别介绍PID控制器的基本原理、参数调整方法和应用实例。

一、基本原理在控制系统中，PID控制器根据反馈信号与设定值之间的差异来调整输出信号，从而实现对被控对象的控制。

它由三个基本部分组成：比例控制部分、积分控制部分和微分控制部分。

1. 比例控制部分：根据反馈信号与设定值之间的差异，以一定的比例调节输出信号。

比例控制的作用是根据差异的大小来进行精确调节，但它不能解决系统的超调和稳态误差问题。

2. 积分控制部分：通过累积反馈信号与设定值之间的差异，对输出信号进行调节。

积分控制可以消除系统的稳态误差，但会增大系统的超调。

3. 微分控制部分：通过反馈信号的变化率来预测未来的发展趋势，以调节输出信号。

微分控制可以提高系统的响应速度和稳定性，但过大的微分作用会引入噪声和振荡。

PID控制器的输出信号可以表示为：u(t) = Kp * e(t) + Ki * ∫e(t)dt + Kd * de(t)/dt其中，u(t)为输出信号，Kp、Ki和Kd分别为比例、积分和微分增益，e(t)为反馈信号与设定值之间的误差，∫e(t)dt为误差的积分，de(t)/dt为误差的微分。

二、参数调整方法PID控制器的参数选择对控制系统的性能至关重要。

有许多方法可以调整PID控制器的参数，常见的包括经验法、试错法和优化算法。

1. 经验法：根据实际经验，选择适当的参数范围，并逐步调整参数，观察系统的响应变化。

这种方法简单直观，但需要具备一定的经验和调试能力。

2. 试错法：通过不断试验不同的参数组合，观察系统的响应，并根据系统的性能指标进行优化调整。

试错法可以快速找到合适的参数组合，但依赖于多次试验和手动调整。

PID算法的通俗讲解及调节口诀PID算法是一种常用的控制算法，它可以帮助我们将实际测量值与期望值进行比较，并根据比较结果进行相应的控制。

PID算法由三个部分组成，分别是比例控制（P）、积分控制（I）和微分控制（D）。

在实际应用中，我们可以根据实际情况来调节PID算法的参数，以实现更准确的控制效果。

比例控制（P）是PID算法的核心部分之一，它根据误差的大小来调整输出量。

具体来说，比例控制会将误差与一个常数进行相乘，然后输出到系统中。

当误差较大时，输出量也会较大，从而加快系统的响应速度；当误差较小时，输出量也会较小，从而减小系统的超调量。

积分控制（I）是为了解决系统存在的稳态误差而引入的，它通过对误差的累加来调整输出量。

具体来说，积分控制会将误差乘以一个常数，并加到一个累加器中，然后输出到系统中。

通过积分控制，系统可以在长时间内逐渐减小误差，从而达到期望值。

微分控制（D）是为了解决系统存在的超调问题而引入的，它通过对误差的变化率进行调整。

具体来说，微分控制会将误差的变化率与一个常数进行相乘，并输出到系统中。

通过微分控制，系统可以在误差大幅度变化时降低输出量的变化速度，从而减小超调量。

除了PID算法的三个部分，还需要根据实际情况来调节PID算法的参数，以实现更准确的控制效果。

调节PID算法的口诀有三个重要的方面：1.比例项（P项）的调节：-当P项过大时，系统容易产生超调，并且响应速度较快，但稳定性较差；-当P项过小时，系统的响应速度较慢，并且稳态误差较大；-因此，需要通过改变P项的大小来调节系统的超调量和响应速度。

2.积分项（I项）的调节：-当I项过大时，系统容易产生超调，并且响应速度较慢；-当I项过小时，系统的稳态误差较大；-因此，需要通过改变I项的大小来调节系统的超调量和稳态误差。

3.微分项（D项）的调节：-当D项过大时，系统容易产生振荡，并且响应速度较快；-当D项过小时，系统的超调量较大；-因此，需要通过改变D项的大小来调节系统的振荡情况和超调量。

PID很难理解？系统讲解PID控制及参数调节，理论加实际才是真的好！在实际⼯程中，应⽤最为⼴泛的调节器控制规律为⽐例、积分、微分控制，简称PID控制，⼜称PID调节。

PID控制器问世⾄今以其结构简单、稳定性好、⼯作可靠、调整⽅便⽽成为⼯业控制的主要技术之⼀。

PID调节控制是⼀个传统控制⽅法，它适⽤于温度、压⼒、流量、液位等⼏乎所有现场，不同的现场，仅仅是PID参数应设置不同，只要参数设置得当均可以达到很好的效果。

均可以达到0.1%，甚⾄更⾼的控制要求。

什么是PID控制？⼀、PID的故事⼩明接到这样⼀个任务：有⼀个⽔缸点漏⽔(⽽且漏⽔的速度还不⼀定固定不变)，要求⽔⾯⾼度维持在某个位置，⼀旦发现⽔⾯⾼度低于要求位置，就要往⽔缸⾥加⽔。

⼩明接到任务后就⼀直守在⽔缸旁边，时间长就觉得⽆聊，就跑到房⾥看⼩说了，每30分钟来检查⼀次⽔⾯⾼度。

⽔漏得太快，每次⼩明来检查时，⽔都快漏完了，离要求的⾼度相差很远，⼩明改为每3分钟来检查⼀次，结果每次来⽔都没怎么漏，不需要加⽔，来得太频繁做的是⽆⽤功。

⼏次试验后，确定每10分钟来检查⼀次。

这个检查时间就称为采样周期。

开始⼩明⽤瓢加⽔，⽔龙头离⽔缸有⼗⼏⽶的距离，经常要跑好⼏趟才加够⽔，于是⼩明⼜改为⽤桶加，⼀加就是⼀桶，跑的次数少了，加⽔的速度也快了，但好⼏次将缸给加溢出了，不⼩⼼弄湿了⼏次鞋，⼩明⼜动脑筋，我不⽤瓢也不⽤桶，⽼⼦⽤盆，⼏次下来，发现刚刚好，不⽤跑太多次，也不会让⽔溢出。

这个加⽔⼯具的⼤⼩就称为⽐例系数。

⼩明⼜发现⽔虽然不会加过量溢出了，有时会⾼过要求位置⽐较多，还是有打湿鞋的危险。

他⼜想了个办法，在⽔缸上装⼀个漏⽃，每次加⽔不直接倒进⽔缸，⽽是倒进漏⽃让它慢慢加。

这样溢出的问题解决了，但加⽔的速度⼜慢了，有时还赶不上漏⽔的速度。

于是他试着变换不同⼤⼩⼝径的漏⽃来控制加⽔的速度，最后终于找到了满意的漏⽃。

漏⽃的时间就称为积分时间。

⼩明终于喘了⼀⼝，但任务的要求突然严了，⽔位控制的及时性要求⼤⼤提⾼，⼀旦⽔位过低，必须⽴即将⽔加到要求位置，⽽且不能⾼出太多，否则不给⼯钱。

很多同学都‎不清楚PI‎D是个什么‎东西，因为‎很多不是自‎动化的学生‎。

他们开口‎就要资料，‎要程序。

‎这是明显的‎学习方法不‎对，起码，‎首先，你要‎理解PID‎是个什么东‎西。

本文‎以通俗的理‎解，以小车‎纵向控制举‎例说明PI‎D的一些理‎解。

首先‎，为什么要‎做PID？‎由于外界‎原因，小车‎的实际速度‎有时不稳定‎，这是其一‎，要让小‎车以最快的‎时间达达到‎既定的目标‎速度，这是‎其二。

速‎度控制系统‎是闭环，才‎能满足整个‎系统的稳定‎要求，必竟‎速度是系统‎参数之一，‎这是其三.‎‎小车调速肯‎定不是线性‎的，外界因‎素那么多，‎没人能证明‎是线性的。

‎如果是线性‎的，直接用‎P就可以了‎。

比如在‎P WM=6‎0%时，速‎度是2M/‎S，那么你‎要它3M/‎S，就把P‎W M提高到‎90%。

因‎为90/6‎0=3/2‎，这样一来‎太完美了。

‎完美是不‎可能的。

‎那‎么不是线性‎的，要怎么‎怎么控制P‎W M使速度‎达到即定的‎速度呢？即‎要快，又要‎准，又要狠‎。

（即快准‎狠）系统‎这个速度的‎调整过程就‎必须通过某‎个算法调整‎，一般PI‎D就是这个‎所用的算法‎。

‎可能你会‎想到，如果‎通过编码器‎测得现在的‎速度是2.‎0m/s,‎要达到2.‎3m/s的‎速度，那么‎我把pwm‎增大一点不‎就行了吗‎？是的，增‎大pwm多‎少呢？必须‎要通过算法‎，因为PW‎M和速度是‎个什么关系‎，对于整个‎系统来说，‎谁也不知‎道。

要一点‎一点的试，‎加个1%,‎不够，再加‎1%还是不‎够，那么第‎三次你还会‎加1%吗？‎很有可能就‎加2%了。

‎通过PI‎D三个参数‎得到一个表‎达式：△P‎W M=a ‎*△V1+‎b *△V‎2+c *‎△V3,a‎b c是‎通过PID‎的那个长长‎的公式展开‎，然后约‎简后的数字‎，△V1 ‎，△V2 ‎，△V3 ‎此前第一次‎调整后的速‎度差 ,第‎二次调整后‎的速度差,‎第三次。

自动控制原理PID控制知识点总结在自动控制领域中，PID控制是一种常用的控制策略，它能够在系统的稳态和动态性能之间取得良好的平衡。

PID控制的全称为比例-积分-微分控制，它基于系统反馈误差的大小来调整输出信号，以实现对被控对象的精确控制。

本文将对PID控制的原理以及其中涉及的关键知识点进行总结和概述。

I. PID控制的基本原理PID控制的基本原理可以用下述控制方程来表示：u(t) = Kp * e(t) + Ki * ∫e(t)dt + Kd * de(t)/dt其中，u(t)为控制器的输出信号，e(t)为系统的误差信号，Kp、Ki和Kd分别是控制器的比例、积分和微分增益。

PID控制器根据误差信号的大小和变化率来调整输出信号，从而使系统达到期望的控制效果。

1. 比例控制（Proportional Control）比例控制是PID控制的基础，它根据误差信号的大小与比例增益Kp的乘积来调整输出信号。

比例控制能够通过增大或减小输出信号来减小误差，但它无法使系统完全趋于稳定，且可能导致系统出现震荡现象。

2. 积分控制（Integral Control）积分控制是为了解决比例控制无法使系统稳定的问题而引入的。

积分控制使得输出信号与误差信号的积分有关，即将误差信号累积起来并与积分增益Ki相乘，从而减小系统的静态误差。

然而，积分控制也可能导致系统出现过冲和超调的问题。

3. 微分控制（Derivative Control）微分控制是为了解决积分控制可能导致的过冲问题而引入的。

微分控制考虑了误差信号的变化率，通过乘以误差信号的导数与微分增益Kd的乘积来调整输出信号。

微分控制能够提高系统的动态响应速度和稳定性，但也可能增加系统对噪声的敏感性。

II. PID控制的关键知识点1. 设计PID控制器的方法PID控制器的设计方法有多种，常见的方法包括经验调参法、Ziegler-Nichols方法和模型基准方法等。

根据不同的实际应用场景和系统特性，选择合适的设计方法能够提高系统的控制性能。

增量式PID计算公式4个疑问与与理解PID参数整定一开始见到PID计算公式时总是疑问为什么是那样子？为了理解那几道公式，当时将其未简化前的公式“活生生”地算了一遍，现在想来，这样的演算过程固然有助于理解，但假如一开始就带着对疑问的答案已有一定看法后再进行演算则会理解的更快！首先推荐白志刚的《由入门到精通—吃透PID 2.0版》看完一、二章之后，建议你先通过实践练习然后再回来看接下来的所有章节，这样你对这本书的掌握会更加牢固、节省时间。

PID就是对输入偏差进行比例积分微分运算，运算的叠加结果去控制执行机构。

实践练习中，如何把这一原理转化为程序？为什么是用那几个error进行计算?以下是我摘录的一段PID程序，我曾用其对智能车的速度进行闭环控制：P：Proportional比例I：Integrating积分D：Differentiation微分Pwm_value：输出Pwm暂空比的值Current_error：当前偏差last_error：上次偏差prev_error：上上次偏差增量式PID计算公式：P=Kp*(current_error﹣last_error)；D=Kd*(current_error﹣2*last_error﹢prev_error)；I=Ki*current_error；PID_add=Pwm_value+P﹢I﹢D；一、为什么是PID_add=Pwm_value+（P﹢I﹢D）而不是PID_add=P+I+D？如左图，有一个人前往目的地A，他用眼睛视觉传感器目测到距离目的地还有100m，即当前与目的地的偏差为100，他向双脚输出Δ=100J的能量，跑呀跑，10s之后，他又目测了一次，此时距离为40m，即current_error=40，他与10s前的偏差last_error=10对比，即current_error—last_error=—60，这是个负数，他意识到自己已经比较接近目的地，可以不用跑那么快，于是输出Δ=100+（—60）=40J的能量，40J的能量他刚好以4m/s的速度跑呀跑，10s之后，他发现已经到达目的点，此时current_error=0，大脑经过思考得出current_error—last_error=0—40=—40，两脚获得的能量Δ=40+（—40）=0，即他已经达到目的地，无需再跑。

PID知识点大全（附参数整定口诀），一份足够啦PID控制原理和特点工程实际中，应用最为广泛调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。

PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制主要技术之一。

当被控对象结构和参数不能完全掌握，或不到精确数学模型时，控制理论其它技术难以采用时，系统控制器结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。

即当我们不完全了解一个系统和被控对象﹐或不能有效测量手段来获系统参数时，最适合用PID控制技术。

PID控制，实际中也有PI 和PD控制。

PID控制器就是系统误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制。

1、比例控制(P)比例控制是最常用的控制手段之一，比方说我们控制一个加热器的恒温100度，当开始加热时，离目标温度相差比较远，这时我们通常会加大加热，使温度快速上升，当温度超过100度时，我们则关闭输出，通常我们会使用这样一个函数e(t) = SP – y(t)-u(t) = e(t)*PSP——设定值e(t)——误差值y(t)——反馈值u(t)——输出值P——比例系数滞后性不是很大的控制对象使用比例控制方式就可以满足控制要求，但很多被控对象中因为有滞后性。

也就是如果设定温度是200度，当采用比例方式控制时，如果P选择比较大，则会出现当温度达到200度输出为0后，温度仍然会止不住的向上爬升，比方说升至230度，当温度超过200度太多后又开始回落，尽管这时输出开始出力加热，但温度仍然会向下跌落一定的温度才会止跌回升，比方说降至170度，最后整个系统会稳定在一定的范围内进行振荡。

如果这个振荡的幅度是允许的比方说家用电器的控制，那则可以选用比例控制2、比例积分控制(PI)积分的存在是针对比例控制要不就是有差值要不就是振荡的这种特点提出的改进，它常与比例一块进行控制，也就是PI控制。