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PID算法

为什么使用PID算法
        PID算法是控制领域非常常见的算法，小到控制温度，大到控制飞机的飞行姿态和速度等等，都会涉及到PID控制，在控制领域可以算是万能的算法，如果你能够掌握PID算法的控制与实现，那么已经足以应对控制领域的一般问题了。并且在众多控制算法中PID是最能体现反馈思想的算法，是自动控制领域经典之作。

为什么要引入PID算法-实例说明
        以小车为例，当你刚把充满的电池装在小车上时，此时小车跑的很快动力很足，但是跑着跑着就慢了下来，因为电池电压的影响小车速度变慢了，那么怎么才能够使小车按照恒定速度行驶呢?
        此时，PID算法就是一个非常好的选择，对于自动控制的问题，一定要通过算法解决，因为运动状态的控制与输入的控制值，具体的对应关系，谁也不知道。但是在具体的场景中，使用了PID算法，通过编码器的速度反馈，可以实时的知道小车的速度是否慢了，然后利用目标速度与实际速度的误差带入算法，即可获得当前占空比，达到控制速度的效果。

PID算法连续公式

PID算法_第1张图片

 PID算法的一般形式：

PID算法_第2张图片        通过以上框图不难看出，PID控制其实就是对偏差的控制过程;如果偏差为0.则比例环节不起作用，只有存在偏差时，比例环节才起作用;积分环节主要是用来消除静差，所谓静差，就是系统稳定后输出值和设定值之间的差值，积分环节实际上就是偏差累计的过程把累计的误差加到原有系统上以抵消系统造成的静差:而微分信号则反应了偏差信号的变化规律，也可以说是变化趋势，根据偏差信号的变化趋势来进行超前调节，从而增加了系统的预知性;

 离散的PID公式与位置式公式PID算法_第3张图片

 增量式PID

PID算法_第4张图片

 位置式PID与增量式PID对比
        增量式算法不需要对积分项累加，控制量增量只与近几次的误差有关计算误差对控制量计算的影响较小。而位置式算法要对近几次的偏差的进行积分累加，容易产生较大的累加误差;                        增量式算法得出的是控制量的增量，例如在阀门控制中，只输出阀门开度的变化部分，误动作影响小，必要时还可通过逻辑判断限制或禁止本次输出，不会严重影响系统的工作;而位置式的输出直接对应对象的输出，因此对系统影响较大;
        增量式算法控制输出的是控制量增量，并无积分作用，因此该方法适用于执行机构带积分部件的对象，如步进电机等，而位置式算法适用于执行机构不带积分部件的对象，如电液伺服阀;在进行PID控制时，位置式PID 需要有积分限幅和输出限幅，而增量式PID 只需输出限幅。

 位置式PID优缺点:

 增量式PID优缺点:

PID算法_第5张图片

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