恩智浦（飞思卡尔）智能车舵机和电机PID控制

这篇文章主要是基于B车模这种单电机四轮车模来写的，内容是讲两者PID之间的差异，以及两者各自的主要控制参数，并不讲它们的完整的PID程序要如何写。
写PID的时候，首先要理解电机控制与舵机控制的区别。很多人有一个误区就是把电机和舵机当成同一个系统来控制，在调车的时候也是用同样的方法来进行调车。我们首先来看两个公式：
1、err = target - measure（偏差 = 设定值 - 实际值）；
2、out（控制量） = P * err + I*err的累积 +D * （err - pre_err）；
在舵机中，err就是摄像头计算的中线与中线的偏差值，控制量则是舵机引脚的电压值，也就是舵机打角角度大小。
在电机中，err是电机的设定速度与实际速度的差值，而我们的控制量则是电机输入电压的大小
比如都是单纯的P（比例）控制，假设target（设定值）不变，measure（实际值）小于target的情况下，舵机的P输出会使得err逐渐减小，并随之时间的推移趋近于0，其实理论上单纯的P控制是不会达到target的，但是现实中的系统是个连续的，而我们在程序上控制是一个差分系统，舵机就会在保持上一个时间的状态直到下一个状态的输出，假设小车一开始是直线行驶，但中线在小车右侧，那么P输出会让舵机向右打角，越接近中线，舵机打角越小直到达到中心线，但我们会认为小车还是直线行驶吗？是不是越接近中线小车转弯角度越小呢？实际恰恰相反，单纯的P控制会让小车在达到中线时转弯角度最大，因为小车的转弯角度是由之前舵机打角一直积累下来的， 在这段时间内，舵机就会保持转弯的状态导致超过target，所以舵机的P控制会导致超调现象。
而在电机中，情况则不同。在理想状态下，不考虑电机死区的问题，电机的转速是与电机的输入功率接近线性关系，在单纯的P控制的情况下，假设target（设定值）不变，measure（实际值）小于target的情况下，电机的P输出会导致怎样的变化呢？结果应该是一开始的err值是最大的，所以out值最大，电机转速加快，导致err值变小，out值相应变小，电机转速减慢，err值又变大，out值相应变大，电机转速加快，电机一直这两个过程中来回变化，如果在变化不大的情况下，在我们眼中看来，电机是基本没有变化的，但measure值与target值相差甚远，所以如果不是特别极端的情况下，电机的P控制是不会导致超调现象的
那在调车的过程中，我们要怎样去调节参数呢？其实在上面的内容中，我们能知道舵机的P控制能够去达到我们的设定值了，也就是说单纯的P控制理论上是可以控制小车的运动了，即P是舵机最主要的参数，我们可以单纯通过调节P来控制小车的转弯了，但单纯的P控制是不完美的，因为它会使得measure会在target上下浮动，要经过很长的时间才能达到target，这时候就引入了I值和D值了，D值比较容易理解，就是抑制误差剧烈变化，能够使得measure会比较平缓地接近target。而I值则是通过误差的累积来控制输出角度的大小。但赛道不仅仅是直道，有直角弯，也有小弯，还有S弯之类的，这些都是要通过情况分类和慢慢调参数才能得到一个最合适的值。所以一般调舵机的参数的时候一般都是先把I值和D值设为0，再通过调P值慢慢地使得小车能够比较好地转弯后，再引入I值和D值。
在调节电机的过程中，我当时对它的理解是电机的转速主要是与误差的累积是相关的，当电机没有达到target时，控制量会持续增大，直到转速等于target为止，即I是电机最主要的参数。即我们可以单纯控制I值来让电机达到我们的target，在电机控制中，P值由于与err值相关联，当measure一定时，当err逐渐变小时，P值的输出量也会变小，也就是说，P值除了一开始促进电机的转速外，其他时候都是抑制电机的转速变化。所以一般我们在调电机的参数时，是先把P值和D值设为0，然后慢慢调I值直到找到一个合适的值，再引入P值和D值。