pid的比例系数怎么来的

如题所述

先对PID这三个系数的含义进行简单扫盲,。同时也防止自己遗忘。P是比例系数,I是积分系数、D是微分系数。下面对PID这三个系数进行详细说明。
1.比例系数P就是用在穿过(0,0)这个坐标点直线的放大倍数k,k越大,直线的斜率越大,所以是用在y = k * x中的,其中的k就是比例系数p,大家都简称为kp,所以就变成了y = Kp * x。
x就是当前值currentValue和目标值totalValue的差值,简称误差err,则err = currentValue - totalValue。y就是执行器对应的输出值U,所以执行器对应的输出值U = Kp * ( currentValue - totalValue ) 。
所以,如果说是使用比例进行调节。
则当前第1次调节时执行器对应的输出值为U1 = Kp * ( curentValue1 - totalValue1 )。
第2次调节时执行器对应的输出值为U2 = Kp * ( currentValue2 - totalValue2 )。
这就是比例系数P的应用,也就是大家说的比例调节。比例调节就是根据当前的值与目标值的差值,乘以了一个Kp的系数,来得到一个输出值,这输出值直接影响了下次当前值的变化。如果只有比例调节的话,系统会震荡的比较厉害。比如你的汽车现在运行的速度是60km/h,现在你想通过你的执行器去控制这个汽车达到恒定的50km/h,如果你只用kp进行比例调节话。U = Kp * ( 60 - 50 ),假设Kp取值为1,此时得到U执行器的输出值是10,结果当你执行器输出后,发现汽车一下变成了35Km/h,此时U2 = Kp * (35 - 50),此时得到U执行器的输出值是-15,结果当你执行器输出后,发现汽车变成了55Km/h,由于惯性和不可预知的误差因素,你的汽车始终无法达到恒定的50km/h。始终在晃动,相信如果你在车上,你一定吐的很厉害。所以光有比例系数进行调节,在有些场合是没有办法将系统调稳定的。所以可以为了减缓震荡的厉害,则会结合使用比例P和微分D。
2.微分系数D,微分,实际上是对误差进行微分。加入误差1是err(1)。误差2是err(2)。则误差err的微分是 (err2 - err1)。乘上微分系数D,大家叫做KD,则当执行器第1次调节后有了第1次的误差,第2次调节后有了第2次的误差,则结合P系数。就有了PD结合,根据每次调节时,误差的值的经验推算,你就能选取出D的系数。假如误差是越来越小的,那么微分后肯定是一个负值。负值在乘以了一个D系数 加上了比例调节的值后肯定值要比单纯使用比例调节的值要小,所以就启到了阻尼的作用。有了阻尼的作用就会使得系统区域稳定。PD结合的公式经过上面的分析后为
U(t) = Kp * err(t) + Kd * derr(t)/dt
3.积分系数I,积分,实际上是对误差的积分,也就是误差的无限和。
以热水为例。假如有个人把我们的加热装置带到了非常冷的地方,开始烧水了。需要烧到50℃。在P的作用下,水温慢慢升高。直到升高到45℃时,天气太冷,水散热的速度,和P控制的加热的速度相等了。
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