PID控制器的优缺点和周期

PID控制器参数优缺点

PID控制器简介

PID控制器是非常经典的一种控制算法，是不需要知道系统的模型，仅仅根据期望与现状的偏差调节，使之能够到达期望的一种线性控制器。

优点：使用简单，灵活，调节方便。

由于不需要知道系统的模型，仅仅根据反馈量进行调节，新手能够很好地上手。根据反馈量的不同，可以设计出不同的PID控制器，控制的也是反馈量，也就是偏差，使之偏差为零，这个反馈，可以是速度，可以是位置等。调节参数也是只有三个，调节起来还算简单。

缺点：调节精度不高，不够精准

由于PID控制器是线性控制器，而现实中，大多是非线性的。用线性近似非线性，精度会有所下降。

PID的三个参数

P参数的优缺点

优点：加快调节速度，使之更快到达期望位置，存在静态误差（也就是永远不能达到期望目标，总是差一个值）

缺点：P值增大的时候，曲线震荡幅度增大，震荡更加频繁，增大超调量，系统不够稳定。

D参数的优缺点

优点：减少调节时间，使之更快到达期望位置，减少超调量。

缺点：容易受到干扰，当受到干扰时，D值越大，曲线系统越不稳定。

I参数的优缺点

优点：减少静态误差，使曲线达到期望目标

缺点：增加调节时间，增大超调量。

三个参数总结

这三个参数各有优缺点，对于不同的系统可以根据系统的特征使用不同的参数组合，PD，PI，PID。

例如:
对于干扰比较强的系统，不使用D参数比较好。
对于系统响应速度没有很高要求，适用PI控制比较好。
速度控制使用：PI控制
转向控制使用：PD控制

这些只是经验，可能与实际不符，需要根据实际情况选择和根据实际试错。

周期

采样周期

采样周期是读取信息耗费的时间。比如读取传感器值所需要的时间。

采样周期的确定

综合考虑的因素：

变化频率

变化频率越高的控制对象，采样周期应相应缩短，以实现更好地控制。

采样周期缩短，系统的抗干扰能力也会得到增强。

采样周期太小，积分和微分的调节作用会削弱，因为采样时间过短，前后两次采样的误差反应不出来。

采样周期要与执行机构的动作惯性相适应。惯性大的，采样周期要适当缩短。

采样周期越短，计算的负荷也就越大。要在系统不影响其他控制回路的计算下，缩短采样周期。

一般来说，缩短采样周期，可以使控制性能得到改善，但是也会增加计算的负担。对于变化快速的对象，采样周期需要缩短。

控制周期

控制周期是经过计算，进行的一次的控制时间。比如PID控制器进行对系统进行一次偏差调节。系统的控制周期一般越短越好，越短也就以意味着计算的负担也就越重。

一般来说，采样周期<=控制周期。不然会出现下面情况，变化已经出现了，需要控制了，而控制时间还未到，造成控制的延后。

采样周期和控制周期需要综合考虑。