最近看到了Brett Beauregard發(fā)表的有關(guān)PID的系列文章，感覺對于理解PID算法很有幫助，于是將系列文章翻譯過來！在自我提高的過程中，也希望對同道中人有所幫助。作者Brett Beauregard的原文網(wǎng)址：http：//brettbeauregard.com/blog/2011/04/improving-the-beginners-pid-introduction/

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結(jié)合新的Arduino PID庫的發(fā)布，我決定發(fā)布這一系列帖子。最后一個庫雖然穩(wěn)定，但并沒有真正提供任何代碼解釋。這次計(jì)劃的目的是詳細(xì)解釋為什么代碼是這樣的。我希望這對兩類人有用：

• 直接對Arduino PID庫中發(fā)生的事情感興趣的人將得到詳細(xì)的解釋。

• 任何編寫自己的PID算法的人都可以看看我是如何做的，并借鑒他們喜歡的東西。

這將是一個艱難的過程，但我認(rèn)為我找到了解釋我的代碼的一個不太痛苦的方法。我將從我稱之為“初學(xué)者的PID”開始。然后我將逐步改進(jìn)它，直到我們留下一個高效，強(qiáng)大的pid算法。

初學(xué)者的PID

這是每個人第一次學(xué)習(xí)它時接觸的PID方程式：

這導(dǎo)致幾乎每個人都編寫以下PID控制器：

/*working variables*/ unsigned long lastTime; double Input，Output，Setpoint; double errSum，lastErr; double kp，ki，kd; void Compute() {/*How long since we last calculated*/unsigned long now = millis();double timeChange = (double)(now - lastTime);/*Compute all the working error variables*/double error = Setpoint - Input;errSum += (error * timeChange);double dErr = (error - lastErr) / timeChange;/*Compute PID Output*/Output = kp * error + ki * errSum + kd * dErr;/*Remember some variables for next time*/lastErr = error; lastTime = now; }void SetTunings(double Kp，double Ki，double Kd) {kp = Kp;ki = Ki;kd = Kd; }

Compute（）被定期或不定期地調(diào)用，并且它運(yùn)行良好。不過，這樣的PID并不是“非常好用”。如果我們要將此代碼轉(zhuǎn)換為與工業(yè)PID控制器相同的代碼，我們將不得不解決以下問題：

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1、采樣時間—如果以固定間隔評估PID算法，則該算法的運(yùn)行效果最佳。如果算法知道這個間隔，我們也可以簡化一些內(nèi)部的數(shù)學(xué)計(jì)算。

2、微分沖擊—這雖然不是最重要的，但很容易處理，所以我們就先處理它。

3、改變整定參數(shù)—一個好的PID算法是可以在不影響內(nèi)部工作的情況下改變整定參數(shù)的算法。

4、積分飽和—我們將討論積分飽和，并實(shí)現(xiàn)一個很好的解決方案。

5、開/關(guān)（自動/手動）—在大多數(shù)應(yīng)用中，有時需要關(guān)閉PID控制器并手動調(diào)節(jié)輸出，而不會影響控制器。

6、初始化—當(dāng)控制器第一次打開時，我們想要一個“無擾動切換”。也就是說，我們不希望輸出突然變成一些新值。

7、正反作用—最后一種方法，并且不改變系統(tǒng)的魯棒性和名稱。它旨在確保用戶使用正確的符號輸入調(diào)整參數(shù)。

8、新：測量的比例—添加此功能可以更輕松地控制某些類型的過程。

一旦我們解決了所有這些問題，我們就會擁有一個可靠的PID算法。我們還將獲得Arduino PID庫最新版本中使用的代碼，這并非巧合。因此，無論您是嘗試編寫自己的算法，還是試圖了解PID庫中的內(nèi)容，我希望這可以幫助您解決問題。讓我們開始吧。

更新：在所有代碼示例中，我使用的是雙精度。在Arduino上，double與float相同（單精度。）真雙精度對于PID來說可能會成為累贅。如果您使用的語言確實(shí)是雙精度，我建議將所有雙精度更改為浮點(diǎn)數(shù)。

歡迎關(guān)注：

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的改进初学者的PID-介绍的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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