什么是PID控制中的超调

      可解释为：如控制温度从起始位开始升温，当接近给定值时很平滑的控制在目标位，如超过给定值，就是超调，图中红线所表示的现象

      超调是衡量调节品质的一个量。当系统输出超过稳态值时，输出的最大值Y（tp）减去稳态值Y(∞)的差除以稳态值乘以百分之百得到的一个输出最大偏差比：
超调量＝[Y(tp)—Y(∞)]／Y(∞)×100%
因此，超调反映的是控制系统在达到稳态前控制作用最糟糕的结果。当然，我们希望超调越小越好。但是，衡量调节品质的另一个量稳态时间却制约了我们对抑制超调的追求。
稳态时间是指从调节器输出信号作用于系统开始到稳定的时间。其实理论上达到稳定的时间是无穷长的。通常我们取稳态的正负2%。
超调越大，稳态时间越短；超调越小，稳态时间约长。这需要我们在实际中平衡。综合这两个量，一般我们取阶跃响应下的2个波峰为佳。但对不同的对象应具体分析。

      在实验中发现，PID 的超调量主要在第一个波形中起作用，也即单速度由很大到很小的时候，或由低速突然加到高速的过程中，会出现很大的超调。但是这个超调并不是有害的，因为，当速度要求突变的时候，往往是小车由直道入弯道，或者由弯道入直道的过程，这个过程往往需要很快的大加减速，而由于小车的惯性，一般的 PID调节难以满足要求，这时使用大的超调量可以使小车有一个加速或刹车的过程，使之更好的达到要求速度。

积分环节的作用是调节稳态误差微分环节的作用是调节超调量：

在控制器中引入积分环节可以消除稳态误差。控制在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。自动控制系统在补偿误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在较大惯性环节（如水波影响）或滞后单元（如通讯设备的延迟），它们具有抑制误差的作用，即其变化总是落后于误差的变化，而解决的办法是提前抑制误差的变化。

在控制器中仅仅引入比例环节是不够的，因为比例环节的作用仅仅是改变误差的幅值，并不能起到提前抑制误差的作用。因此还需要引入微分环节，其作用是预测误差变化的趋势。这样，具有“比例+微分”的控制器就能抑制惯性环节和滞后单元对本系统的影响，从而改善了系统在自调节过程中的动态性能。

PID控制算法在方向档位控制中的应用，大赛中机器鱼的方向档位用于参加水球比赛的机器鱼方向档位共有15个（0～14档），其中7档为直游档，0档为左转弯最大档，14档为右转弯最大档。PID算法的理论实现1P、I、D环节的选用综上所述，比例环节的作用是调节幅值；积分环节的作用是调节稳态误差；微分环节的作用是调节超调量。