P ID 控制讲解 王晓刚 2017-8-10 一、引言 这两天想用 ardu ino 做一个自平衡车，对抄来的程序也一知半解，始终不得法，没有平衡的站住，心里感到很失落；更不巧的是，主控板 USB 接口被我插拔多了，居然从板子上硬生生的拔了下来，而新买的板子又没有到，所以得空了几天。 我想，这几天不如仔细认真的分析一下自平衡车的实现原理，于是就接触到了 PID 控制理论。关于自动控制，我实在是个门外汉，于是万丈高楼平地起，在网上搜索了不少 PID 控制理论的书，不过看起来晦涩难懂，于是不如自己思考和书本结合，看自己是不是能够顿悟。现在略有所得，于是写下来，一来可以整理一下思路，二来可以抛砖引玉让各位高手来提提意见。 二、P ID 基础 所谓自动控制系统，按照我的理解，就是通过传感器，执行器，让被控系统的某个指标能够自动跟随设定值的系统。 比如，炉温控制，就是通过加热器的加热，将热量传导到炉腔，然后再采集炉温，如果炉温达到或者超过设定值，就断开加热器。如果是一个理想的炉温控制系统，我们希望加热器加热时，热量能够没有任何延时的均匀传导到整个炉腔，从而让温度传感器能立即感知温度的变化，我们还希望在断开加热器后，加热器将不再有一丁点的热量传导到炉腔内，也就是说整个控制系统是无延时系统。 但是实际上，所有的系统都是有延时的，而执行器的输出和被控指标的变化量之间的延时函数关系，是这个系统的特性，也决定了将来的PID 控制的整定。 何为整定呢，一步一步来看。 三、P ID 控制的模型系统 PID 控制，实际是三个单词的缩写，对应的中文分别是比例，积分，微分。我先来讲比例控制，在讲解的时候，需要建立一个模型，通过这个模型，可以让我们更好的理解 PID 控制的思想。 这个模型系统是一个温度控制系统，采样周期假定为0.1s，加热器在每个采样周期内放出的热量并不是立即产生效果，而是对其后的三个周期产生影响，这三个周期的比例关系是1:2:1 。 我建立了一个excel 文件来模拟这样一个系统。 包含设定值：系统需要稳定的温度 实际值：系统实际温度 偏差：某次采样实际值和设定值之间的差值 P、I、D：PID 控制量 控制量：总控制量，为P+I+D 的值 控制量将作用到加热器上，控制量的大小用来控制加热器的电流值，从而控制加热量的多少。前面三个周期的控制量手动输入0，表示还没有开启自动控制。 四、P 控制 P 控制，叫做比例控制，也就是根据偏差值，取一个比例...
