pid控制演算法視頻

A. PID控制器演算法

PID的增量型公式：

PID=Uk+KP*【E(k)-E(k-1)】+KI*E(k)+KD*【E(k)-2E(k-1)+E(k-2)】

PID演算法具體分兩種：一種是位置式的 ，一種是增量式的。

位置式PID的輸出與過去的所有狀態有關，計算時要對e（每一次的控制誤差）進行累加，這個計算量非常大，而明顯沒有必要。而且小車的PID控制器的輸出並不是絕對數值，而是一個△，代表增多少，減多少。換句話說，通過增量PID演算法，每次輸出是PWM要增加多少或者減小多少，而不是PWM的實際值。所以明白增量式PID就行了。

PID控制原理：

本系統通過擺桿（輥）反饋的位置信號實現同步控制。收線控制採用實時計算吵寬的實際卷徑值，通過卷徑的變化修正PID前饋量，可以使整個系統准確、穩定運行。

PID系統特點：

1、主驅動電機速度可以通過電位器來控制，把禪櫻S350設置為SVC開環矢量控制，將模擬輸出端子FM設定為運行頻率，從而給定收卷用變頻器的主速度。

2、收卷用S350變頻器的主速度來自放卷（主驅動）的模擬輸出埠。擺桿賀碰叢電位器模擬量

信號通過CI通道作為PID的反饋量。S350的頻率源採用主頻率Ⅵ和輔助頻率源PID疊加的方式。通過調整運行過程PID參數，可以獲得穩定的收放卷效果。

3、本系統啟用邏輯控制和卷徑計算功能，能使系統在任意卷徑下平穩啟動，同時兩組PID參數可確保生產全程擺桿控制效果穩定。

B. 自動駕駛控制演算法（5）——PID演算法

研究自動駕駛相關資料、文獻時，需以謹慎、批判、懷疑的態度進行。

PID控制模型，全稱為比例、積分、微分控制器，已應用逾百年，許多經典控制理論皆基於此推演。PID由比例單元（Proportional）、積分單元（Integral）和微分單元（Derivative）組成，通過調整增益系數調節輸出特性。

PID演算法公式如下：

比例單元P，處理當前誤差；積分單元I，消除穩態誤差；微分單元D，預見未來趨勢。

以自動駕駛的ACC巡航功能為例，若目標速度為60 km/h，PID控制器需根據車速調整加減速，以保持目標速度。

比例單元P反應當前誤差，積分單元I消除穩態誤差，微分單元D預見未來趨勢，避免頻繁加減速，提升乘坐舒適度。

具體應用PID控制器，需確定P、I、D的系數，通常需通過經驗與實際調試來選取最佳參數，實現理想控制效果。

位置式PID屬於數字PID控制演算法，通過當前系統位置與預期位置的偏差進行控制。

位置式PID的優點是靜態誤差小，缺點是計算量大，可能產生積分飽和問題，影響系統穩定性。

位置PID解決積分飽和問題，僅在誤差反向變化時才進行積分，避免系統長時間處於飽和狀態。

增量式PID適用於執行器需要控制量為增量的情況，不累積誤差，計算量相對較小，但存在靜態誤差。

積分分離式PID結合了P、I、D的特性，依據誤差大小動態調整積分項權重，減少超調，提高控制性能。

變速積分PID進一步優化積分項權重，動態響應誤差大小，提高控制系統的適應性。

低通濾波器用於抑制微分控制的高頻干擾，保持系統穩定性，適用於波動頻率較高的場合。

微分先行PID適用於目標位置發生階躍變化的情況，降低高頻抖動，提高控制性能。

微分部分引入一階慣性濾波器，進一步降低微分控制的不穩定影響。

死區控制PID抑制控制器輸出量的量化導致的連續振盪，提高系統穩定性，但也可能導致滯後。

積分梯形積分方法用於減小余差，提高運算精度，但可能會延長控制曲線到達預期值的時間。

在實際應用中，PID控制演算法用於軌跡跟蹤，規劃模塊輸出參考軌跡，控制器則依據橫向跟蹤誤差進行控制，通過增加差分控制器D降低航向角變化速度，增加積分控制器I修正系統性偏差，實現車輛軌跡的穩定跟蹤。

通過整合PID控制演算法與車輛模型，可以有效提升自動駕駛系統的性能，實現精準的軌跡跟蹤與控制。

C. PID演算法微分先行PID演算法

在控制系統的運行中，當設定值突然改變時，常規的微分作用可能導致輸出出現劇烈波動，這對生產過程的穩定控制不利。為解決這個問題，微分先行PID演算法，也稱為測量值微分PID，被提出。它的核心思想是微分項僅針對實際的控制器輸入值，而非給定值，公式如下：

離散化的微分先行PID演算法公式如下，參數的含義保持不變：

對於處理純滯後對象，此演算法引入了Smith預測器，通過將其與補償環節結合，形成一個簡化後的慣性環節，從而更有效地補償系統的滯後影響。

在PID參數的整定上，微分先行PID演算法強調了實際操作中的動態響應和穩定性的平衡，通過優化控制器輸入的微分部分，使得系統在面對設定值變化時能更快地響應，同時保持輸出的平穩性，從而提高整體控制性能。

在過程式控制制中，按偏差的比例（P）、積分（I）和微分（D）進行控制的PID控制器（亦稱PID調節器）是應用最為廣泛的一種自動控制器。它具有原理簡單，易於實現，適用面廣，控制參數相互獨立，參數的選定比較簡單等優點；而且在理論上可以證明，對於過程式控制制的典型對象──「一階滯後+純滯後」與「二階滯後+純滯後」的控制對象，PID控制器是一種最優控制。PID調節規律是連續系統動態品質校正的一種有效方法，它的參數整定方式簡便，結構改變靈活（PI、PD、…）。