飞控算法之PID

本篇文章中，我们将粗略的了解一下PID过程控制算法，涉及到一下概念和几个分立算法。
PID是什么？
在弄清除PID之前，我们先理解一个概念：调节器。调节器是干什么的？调节器就是人的大脑，就是一个调节系统的核心。任何一个控制系统，只要具备了带有PID的大脑或者说是控制方法，那它就是自动调节系统。基本的调节器具有两个输入量：被调量和设定量。被调量和设定量。被调量就是反映调节对象的实际波动的量值。设定量是人们设定的量，也就是人们期望被调量需要达到的值。被调量肯定是经常变化的。而设定量可以是固定的，也可以是经常变化的。基本的调节器至少有一个模拟量输出。为了思考方便，咱们只要记住这三个量：设定量、 被调量、输出指令。为了描述方便，我们精简为两个量：输入偏差和输出指令。输入偏差是被调量和设定量之间的差值。
PID是一个闭环控制算法，因此要实现PID算法，必须在硬件上具有闭环系统，也就是得有反馈。下面我门看一张PID控制系统的框架图。如下：

1、比例P，就是输入偏差乘以一个系数。
比例环节的作用是对偏差瞬间做出反应。偏差一旦产生控制器立即产生控制作用，使控制量向减小偏差的方向变化。控制作用的强弱取决于比例系统Kp，比例系数Kp越大，控制作用越强，则过渡过程快，控制系统过程的静态偏差也就越小；但是Kp越大，也越容易产生振荡，破环系统的稳定性。故而，比例系数Kp选择必须恰当，才能过渡时间少，静差小而又稳定大的效果。
2、积分I，对输入偏差进行微分运算。
积分环节的调节作用虽然会消除静态误差，但也会降低系统的响应速度，增加系统的超调量。积分常量Ti越大，积分的累加作用越弱，这是系统在过渡时不会产生振荡；但是增大积分常数Ti会减慢静态误差的消除过程， 消除偏差所需的时间也较长，但可以减小超调量，提高系统的稳定性。当Ti较小时，则积分的作用较强，这是系统过渡时间中有可能产生振荡，不过消除偏差所需的时间较短。所以必须根据实际控制的具体要求确定Ti。
3、微分D，对输入偏差进行微分运算。
微分作用反映系统偏差信号的变化率，具有预见性，能预见偏差变化的趋势，因此能产生超前的控制作用，在偏差还没有形成之前，已被微分调节作用消除。因此，可以改善系统的动态性能。在微分时间选择合适情况下，可以减小超调，较小调节时间。微分作用对噪声干扰有放大作用，因此过强的加微分调节，对系统抗干扰不利。此外，微分反映的是变化率，而当输入没有变化时，微分作用输出为零。微分作用不能单独使用。

系数的调节：
一个被过大系统维护者所采用的方法：就是先把系统调为纯比例作用，然后增强比例作用让系统震荡，记录下比例作用和振荡周期，然后这个比例作用乘以0.6，积分作用适当延长。
下篇在详细讲解各个参数的整定。