Arduino PID 库函数指南
虽然PID的原理并不难，但是实现起来未免会给Arduino的许多创客玩家带来些许困难。本文将不对PID的具体实现细节Arduino的PID库函数使用方法分享给大家，以供参考。
另注：此Arduino库使用的是位置式的PID算法。
- 官方介绍：http://playground.arduino.cc/Code/PIDLibrary
- 一个倒立摆的例子：http://www.arduino.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=3826&highlight=%E5%80%92%E7%AB%8B%E6%91%86
- 官方文档译文（一）：http://www.arduino.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=4535&highlight=PID
- 官方文档译文（二）：http://www.arduino.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=4536&highlight=PID
PID()
PID的初始化函数，并设置输入、输出、目标值等参数。具体语法格式如下：
PID(&Input, &Output, &Setpoint, Kp, Ki, Kd, Direction)
PID(&Input, &Output, &Setpoint, Kp, Ki, Kd, POn, Direction)参数：
| 参数 | 介绍 |
|---|---|
| Input | (double)输入参数，待控制的量 |
| Output | (double)输出参数，指经过PID控制系统的输出量 |
| Setpoint | (double)目标值，希望达到的数值 |
| Kp, Ki, Kd | (double)PID控制的比例、积分、微分系数 |
| Direction | DIRECT 或 REVERSE，指的是当输入与目标值出现偏差时，向哪个方向控制。笔者发现，当设置为REVERSE时，会在初始化时将Kp, Ki, Kd变化为原来的负值。 |
| POn | P_ON_E (默认) 或 P_ON_M，传统PID控制一定会出现超调值，但是P_ON_M可以稍微缓解这一现象，但是会牺牲一些上升时间，对比图如下： 默认(P_ON_E)：  P_ON_M： |
Compute()
包含PID的控制算法，应该在loop()函数之中反复调用。但是具体的输出和采样时间有关，否则很可能会出现什么也不做，输出为0的情况。
无参数，但是有一个返回值。
| 返回值 | 说明 |
|---|---|
| True | 输出是经过计算的输出 |
| False | 啥也没做，不输出或输出为0 |
SetMode()
指定PID算法的运行计算过程是自动（AUTOMATIC）还是手动（MANUAL）。手动就是关闭PID算法的计算功能。调为AUTOMATIC模式时才会初始化PID算法，进行输出。
例：
SetMode(AUTOMATIC);SetOutputLimits()
调用此函数，将会使得Output输出范围钳制在一定的范围之内。若不进行设置，则默认以Arduino的PWM输出模式（0-255）进行输出。最小值和最大值都是double类型。
//SetOutputLimits(min, max);
SetOutputLimits(200, 300); // 输出在200-300之间SetTunings()
PID()函数中已经对其进行初始化，但是在某些情况下，可能会需要随时调整比例积分微分系数或工作模式（P_ON_E/P_ON_M），此时则可调用此函数进行设置，语法如下：
SetTunings(Kp, Ki, Kd);
SetTunings(Kp, Ki, Kd, POn);Kp, Ki, Kd, POn的具体含义详见如上PID()函数的说明。在此不再赘述。
SetSampleTime()
用以控制PID算法的采样时间，默认采样时间为200ms。输入的参数类型为int类型的毫秒数。在大多数场合下，这一时间足够快了。在Arduino中文社区的翻译帖中，贴出了常见被控参数的采样周期，这里笔者将其贴在这里以供参考：
| 被控参数 | 采样周期 | 备注 |
|---|---|---|
| 流量 | 1-5s | 优先选1-2s |
| 压力 | 3-10s | 优先选6-8s |
| 液位 | 6-8s | |
| 温度 | 15-20s | |
| 直流电机 | 100ms |
SetControllerDirection()
官方文档对此函数的介绍比较详细，现翻译如下：
如果我的输入值高于设定值，输出是否增加或减少？ 结合现实的情况，PID的控制可能有不同的选择。 用一辆车，输出应该减小，以减速。 对于冰箱来说，情况恰恰相反。 需要增加输出（冷却）以降低温度。 此函数指定PID连接到哪种类型的进程。 此信息也在PID构建时指定。 由于该过程不太可能从直接转换到反向，所以任何人都不会真正使用此功能。
语法格式及使用示例如下：
SetControllerDirection(DIRECT);
SetControllerDirection(REVERSE);显示函数
此库的作者是以C++的类来封装的，所以当我们需要一些参数时，则要通过函数来访问变量的当前值。函数作用如函数名，就不再赘述，但将源码放出。
GetKp()
GetKi()
GetKd()
GetMode()
GetDirection()
double PID::GetKp(){ return dispKp; }
double PID::GetKi(){ return dispKi;}
double PID::GetKd(){ return dispKd;}
int PID::GetMode(){ return inAuto ? AUTOMATIC : MANUAL;}
int PID::GetDirection(){ return controllerDirection;}