pid控制算法视频

A. PID控制器算法

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算法具体分两种：一种是位置式的 ，一种是增量式的。

位置式PID的输出与过去的所有状态有关，计算时要对e（每一次的控制误差）进行累加，这个计算量非常大，而明显没有必要。而且小车的PID控制器的输出并不是绝对数值，而是一个△，代表增多少，减多少。换句话说，通过增量PID算法，每次输出是PWM要增加多少或者减小多少，而不是PWM的实际值。所以明白增量式PID就行了。

PID控制原理：

本系统通过摆杆（辊）反馈的位置信号实现同步控制。收线控制采用实时计算吵宽的实际卷径值，通过卷径的变化修正PID前馈量，可以使整个系统准确、稳定运行。

PID系统特点：

1、主驱动电机速度可以通过电位器来控制，把禅樱S350设置为SVC开环矢量控制，将模拟输出端子FM设定为运行频率，从而给定收卷用变频器的主速度。

2、收卷用S350变频器的主速度来自放卷（主驱动）的模拟输出端口。摆杆贺碰丛电位器模拟量

信号通过CI通道作为PID的反馈量。S350的频率源采用主频率Ⅵ和辅助频率源PID叠加的方式。通过调整运行过程PID参数，可以获得稳定的收放卷效果。

3、本系统启用逻辑控制和卷径计算功能，能使系统在任意卷径下平稳启动，同时两组PID参数可确保生产全程摆杆控制效果稳定。

B. 自动驾驶控制算法（5）——PID算法

研究自动驾驶相关资料、文献时，需以谨慎、批判、怀疑的态度进行。

PID控制模型，全称为比例、积分、微分控制器，已应用逾百年，许多经典控制理论皆基于此推演。PID由比例单元（Proportional）、积分单元（Integral）和微分单元（Derivative）组成，通过调整增益系数调节输出特性。

PID算法公式如下：

比例单元P，处理当前误差；积分单元I，消除稳态误差；微分单元D，预见未来趋势。

以自动驾驶的ACC巡航功能为例，若目标速度为60 km/h，PID控制器需根据车速调整加减速，以保持目标速度。

比例单元P反应当前误差，积分单元I消除稳态误差，微分单元D预见未来趋势，避免频繁加减速，提升乘坐舒适度。

具体应用PID控制器，需确定P、I、D的系数，通常需通过经验与实际调试来选取最佳参数，实现理想控制效果。

位置式PID属于数字PID控制算法，通过当前系统位置与预期位置的偏差进行控制。

位置式PID的优点是静态误差小，缺点是计算量大，可能产生积分饱和问题，影响系统稳定性。

位置PID解决积分饱和问题，仅在误差反向变化时才进行积分，避免系统长时间处于饱和状态。

增量式PID适用于执行器需要控制量为增量的情况，不累积误差，计算量相对较小，但存在静态误差。

积分分离式PID结合了P、I、D的特性，依据误差大小动态调整积分项权重，减少超调，提高控制性能。

变速积分PID进一步优化积分项权重，动态响应误差大小，提高控制系统的适应性。

低通滤波器用于抑制微分控制的高频干扰，保持系统稳定性，适用于波动频率较高的场合。

微分先行PID适用于目标位置发生阶跃变化的情况，降低高频抖动，提高控制性能。

微分部分引入一阶惯性滤波器，进一步降低微分控制的不稳定影响。

死区控制PID抑制控制器输出量的量化导致的连续振荡，提高系统稳定性，但也可能导致滞后。

积分梯形积分方法用于减小余差，提高运算精度，但可能会延长控制曲线到达预期值的时间。

在实际应用中，PID控制算法用于轨迹跟踪，规划模块输出参考轨迹，控制器则依据横向跟踪误差进行控制，通过增加差分控制器D降低航向角变化速度，增加积分控制器I修正系统性偏差，实现车辆轨迹的稳定跟踪。

通过整合PID控制算法与车辆模型，可以有效提升自动驾驶系统的性能，实现精准的轨迹跟踪与控制。

C. PID算法微分先行PID算法

在控制系统的运行中，当设定值突然改变时，常规的微分作用可能导致输出出现剧烈波动，这对生产过程的稳定控制不利。为解决这个问题，微分先行PID算法，也称为测量值微分PID，被提出。它的核心思想是微分项仅针对实际的控制器输入值，而非给定值，公式如下：

离散化的微分先行PID算法公式如下，参数的含义保持不变：

对于处理纯滞后对象，此算法引入了Smith预测器，通过将其与补偿环节结合，形成一个简化后的惯性环节，从而更有效地补偿系统的滞后影响。

在PID参数的整定上，微分先行PID算法强调了实际操作中的动态响应和稳定性的平衡，通过优化控制器输入的微分部分，使得系统在面对设定值变化时能更快地响应，同时保持输出的平稳性，从而提高整体控制性能。

在过程控制中，按偏差的比例（P）、积分（I）和微分（D）进行控制的PID控制器（亦称PID调节器）是应用最为广泛的一种自动控制器。它具有原理简单，易于实现，适用面广，控制参数相互独立，参数的选定比较简单等优点；而且在理论上可以证明，对于过程控制的典型对象──“一阶滞后+纯滞后”与“二阶滞后+纯滞后”的控制对象，PID控制器是一种最优控制。PID调节规律是连续系统动态品质校正的一种有效方法，它的参数整定方式简便，结构改变灵活（PI、PD、…）。