PID控制理论理解

控制的目的是使要控制的信号在一定时间内达到目标值.

举个例子,目标是调节小车的运动速度从0加速到0.1m/s.

那么先确定调节的周期,也就是采样周期, 比方说一秒钟.

1.P控制
先用比例控制,在初始状态下速度是0, 目标是0.1m/s, 这个时候得误差是0.1, 假设加速度维持在0.02, 那么就认为5秒后能够达到预期值.

这个时候 P 值 是0.02. 当目标和采样值得差小于 0.02后,P不在控制,也就是比例控制停止.

虽然误差小于0.02, 但是不能认为误差已经消除,还是需要调整的.

2.I控制
积分控制, 在前几次采样周期都有一定的误差,这个时候确定一个积分时间T, 计算在前面T时间内误差的积分,然后得出一个控制量.
如果这段时间的误差积分很大,那么控制量也会大.知道前端时间T总体误差很小.

这个时候虽然能够消除控制带来的误差,但是对于系统外部条件,比如小车去爬坡了等情况反应不够及时.

3.D控制
微分控制. 微分控制是计算在Td 时间内的误差变化率,根据误差变化率来得出一个控制量. 如果误差有变大的趋势,就加大控制量,直到趋势平缓.

小车爬坡会导致速度下降,这个时候能够检测出误差的趋势,得到控制量,快速的调整电机信号.