PID及串级PID的理解

（仅供本人学习使用）

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在四轴中，PID起着至关重要的作用，对PID学习更加深入才能更了解四轴的平衡状态时如何实现的。

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暂时还不理解的内容： pid中，i相当于低通滤波器，极限情况下理解： 直流信号肯定会持续积分，反而高频的噪声正负叠加被屏蔽了，所以i是低通滤波器。 而D是高通滤波器，同样极限情况下理解：直流信号微分为0，高频的噪声微分却有了值， 所以D是高通滤波器，和我们平时说到的D太大容易放大噪声造成震动等效。

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比例环节（P）

当偏差存在时，进行调节作用。

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积分环节（I）：

即误差的累加（ u(k) = err(k)+err(k-1) ）；
消除静差，提高控制精度。

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积分分离： 但是在启动、结束或大幅度增减设定时，短时间内系统输出有很大的偏差，会造成PID运算的积分积累，从而引起较大的超调甚至是震荡。为了克服这一问题，采用积分分离的办法。

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积分分离的思路为： 当当前值与期望量偏差过大时，取消积分作用；当当前值接近期望值或者是偏差较小时，引入积分控制，以达到消除静差的作用，提高精度。

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积分饱和： 当系统存在一个方向的偏差时，积分项不断累加，导致当达到期望值后，积分项还处于一个方向的偏差之中，不能够及时的改变方向，就会导致实际值偏离期望值，导致系统的失控，这种现象称为积分饱和现象。防止积分饱和的一个方法之一就是抗积分饱和法。

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抗积分饱和法： 在计算误差和时，首先判断上一个err是否已经超出了极限范围，当上一个err大于所设定的最大值时，则只进行另一个方向的累加，从而避免了控制量长时间处于饱和区域。

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微分环节（D）：

即误差之间的变化量大小；

通过偏差的变化规律来进行超前调整，使系统能够更加快速的达到期望值。

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学习记录2020/12/3