几种常用的PID控制方式（入门推荐）

        笔者最近做比赛，就顺便研究了一下几种常用的PID控制方法，首先我会对PID控制系统做一个简要的说明和自我理解，以方便刚入门的小白快速的理解和使用，不涉及深入的原理以及公式，如有错误，烦请指出，（大佬务笑）后面我会给出PID的初始化以及控制算法的源码，方便大家使用。需要的直接cv复制就可以了。

1、什么是PID?
P比例（proportional）

I积分（integral）

D微分（derivative）

曾经， 在我们非计算机控制领域流传着这样一张图

 emmmm.....说的确实也没错，在控制领域中不得不说，PID真的是万能的，而且调起来更多的是体力活，费脑子的很少。。。。

像笔者这种懒人就非常喜爱PID调参（所以我直接懒到和你们讲原理，并且直接放出源码。。。要是想看原理有很多优秀的文章写的比我好）

好了，简单介绍一下： 

kP（比例控制，最基本）：目标值减去当前值，然后与控制系统建立一个一次函数的关系，其中kP越大，调节作用越强，kP越小，调节作用越弱。

kI（积分控制，一般用的少）：设置一个积分量。只要偏差存在，系统就会不断地对偏差进行积分（累加），并反应在调节力度上。

kD（微分控制）：与kP相反，相当于阻尼控制。让被控制物体的变换速度趋于0，且kD值越大，阻尼越强烈。

好了你现在已经学会了（不是），下面放上源码，仅供参考
 

2、PID初始化函数

// pid参数初始化函数（非常简单）
void PidInit()
{
  pid->kp        = 0;    //KP为比例带的倒数，比例带越小，KP越大，对误差越敏感
  pid->ki        = 0;    //引入的积分的目的是消除稳态误差
  pid->kd        = 0;
  pid->imax      = 0;
  pid->out_p     = 0;
  pid->out_i     = 0;
  pid->out_d     = 0;
  pid->out       = 0;
  pid->integrator= 0;
  pid->last_error= 0;
  pid->last_darivative   = 0;
  pid->last_t    = 0;
}

3、位置式PID:

        当前的输出与过去的所有状态都有关系（积分累加也就是误差累加），并且控制器的输出就是实际的输出结果，一旦控制输出出错，那么整个系统都可能奔溃，并且在整定参数时，要防止过冲现象，需对积分处理部分进行特别处理。

float PidLocCtrl()
{
  /* 累积误差 */
  pid->integrator += error;
  /* 误差限幅 */
  constrain_float(pid->integrator, -pid->imax, pid->imax);
  pid->out_p = pid->kp * error;
  pid->out_i = pid->ki * pid->integrator;
  pid->out_d = pid->kd * (error - pid->last_error);
  
  pid->last_error = error;

4、增量式PID

       增量式的PID输出只是控制量的增量，计算输出的结果是实际输出的增量。而实际的计算结果  +  当前的位置值   才是最终的输出，当控制输出出错时，对系统影响会小很多。

float PidIncCtrl()
{
  pid->out_p = pid->kp * (error - pid->last_error);
  pid->out_i = pid->ki * error;
  pid->out_d = pid->kd * ((error - pid->last_error) - pid->last_derivative)
  //derivative上次误差与上上次误差之差
  pid->last_derivative = error - pid->last_error;
  pid->last_error = error
  pid->out += pid->out_p + pid->out_i + pid->out_d
  return pid->out;
}

5、串级PID

这个不太好说明，比较复杂，这里直接给个大概的公式：

1、角速度环输出值= 角度环输出值-（角速度值-陀螺仪y轴零点偏差参数）

2、角度环输出值=机械零点的角度值+陀螺仪安装位置角度值-速度环输出值

3、速度环输出值=期望值-（编码器1+编码器2)/2

4、方向环输出值=目标偏差值-（z轴角速度值-陀螺仪z轴零点偏差值）

以上仅是本人的浅薄理解和方法提供，有误请指出，本方案仅供参考，谢谢~