PID控制是什麼

davidlitmanen

小談一下PID，小弟我也不是專家，所以爬了一下文消化一番再隨便聊聊，請各位大大不吝指教。
P I D 很容易搜尋的到相關知識，就是比例，積分，微分控制，用在有輸出輸入的回饋控制系統，例如陀螺儀。
PID一條公式就寫完了
http://en.wikipedia.org/wiki/PID_controller

先摘要一下PID這三個增益Kp, Ki, Kd代表的涵意
http://lab.rac.ncut.edu.tw/E018/wp-content/files/__PID.pdf
調Kp： 加快系統的響應速度，提高系統的調節精度。
調Ki(積分係數)：消除系統的穩態誤差。
調Kd(微分係數) ：改善系統的動態特性

稍加解釋一下，Kp就是錯多少補多少，所以叫比例增益。調得太大就會超調，在直升機上最常見的金魚尾就是個例子。(現在式)。
Ki是偵測長時間的誤差，其實也沒有很長啦但是相對於電子設備的採樣頻率來說算夠長了。調整Ki能夠使誤差無法累積，因為Kp的作用時間比較即時，所以Ki是補它的不足。(過去式)。
Kd是預測誤差的走勢，能夠預判誤差，(未來式)。但是這個值在Vbar裡面看不到，原因是D控制對不規則的干擾(俗稱噪音)過於敏感。簡單來說噪音來得快去得快無法預測，對噪音補值反而容易超調，體現在陀螺儀上面就是人家說的不耐震或說對振動敏感。

以下是如何調整PID的摘要，理論上只要P值就能完成回饋控制，所以一般都建議先關掉I與D純粹調整P開始。調整的目標有二，快速反應與穩定(鎖得穩穩的而且不會金魚尾)，但通常這兩者不可兼得。
P值盡量調大，直到產生超調(金魚尾)再降低一些，就是理想的P增益。最後再調整I與D值。

由於PID的調整還有很多學問，小弟不才無法全部吸收。不過我提出自己的理解，希望能幫助大家。就PID的數學式，其實跟彈簧阻尼系統是一樣的。所以我們不妨把它理解成機車的避震器，P就是阻尼，I就是彈簧，D就是載重。想像我們是調整避震器的工程師，要消除上下震動的速度達到避震，手段就是調整阻尼(油的黏性)，彈簧的軟硬，上面載重的重量。理論上只要阻尼就能達到避震，所以P是最重要的；再者彈簧I能夠累積變形量，所以如果偏移量不斷的累積就會被彈簧所糾正，這是光靠阻尼達不到的。但是彈簧對高頻振動毫無辦法，而且彈簧本身會形成共振頻率，所以I gain如果調太大，好死不死與機體振動達成共振也是會金魚尾的。最後載重D對瞬間的速度改變較敏感，並且載重本身有慣性所以對誤差有預測性，但顯然在這個系統裡扮演的角色並不重要所以我就不討論了。以上控制系統的PID與彈簧阻尼系統最大的差異在，電子訊號有取樣頻率，所以P不是越大越好，太大也會造成振動；這是彈簧阻尼系統所不會有的現象。

ponx2k

解釋的很棒~    讚!!

bus338

學習.......

jackywan62

感謝大大分享，用學到東西了。

黑力B

我的見解,  p就是彈簧的彈力系數K, 載運物有重量, 有空氣阻力(天然阻尼) ,
所以靠彈簧K就能自然回到中立點 , 但是在持續上坡(下坡亦同)時, 因為K不夠力, 使的距離中立點的誤差持續在,  此時彈簧就要改良成為複捲式彈簧, 每截的K都不一樣, 當然是越來越大, 讓你的積分誤差無法繼續累加. 複式彈簧就是i .
如果你拿一支貢槌呀去敲這台機車, 避震器在你敲的瞬間它會有大幅壓縮, 而且貢槌呀越大隻, 避震瞬間壓縮的行程越大, 避震器可以依此再改良, 把誤差速一階微分得到誤差變化加速度,  彈簧K能跟著誤差變化加速度跑 , 所以這個彈簧, 你敲下去的瞬間 , 它的K會變的超大.
ps.
noise也有人說是擾動