pid的作用 pid是什么

编辑导语：PID控制算法应该是比较常见和广泛应用的一个算法了，常用于无人机、平衡车等，进行速度、状态的控制；本文作者分享了关于自动控制算法PID的原理和用途，我们一起来看一下。

文章插图
文章插图
生活中的一些小电器，无人机的飞行姿态和飞行速度控制等等，都应用到 PID——PID 控制在自动控制原理中是一套比较经典的算法。
我们常见到这类设备，只不过没有留心或者发现了没有深入探究以及主动搜索一下其中的原理而已。
为什么说产品经理需要保持强烈的好奇心？发现生活、身边的美，探究一下为我所用。
比如我们家里的恒温热水器、小米的平衡车，我们常常说的自动驾驶、无人机、扫地机、大火的服务机器人等等产品上有广泛的应用。
不管你学没学过控制理论，只要涉及到机电一体化系统，一定会接触到 PID 控制算法。
为什么需要 PID 控制器呢？
你一定用过恒温热水壶，你想让热水壶的水保持在一个恒定的温度，回到家拿起来就喝，不需要慢慢等水烧开再等到水冷却到适合咕咚咕咚喝的温度。
这时候就需要一种算法先将水温加热到目标位置附近，能够“预见”这个水温的变化趋势，然后还能根据各种环境影响因素造成误差去调节以维持设定目标。
当然，热水壶不需要那么高的精确度，可能只用 PD 就搞定了。
那，比如自动驾驶中控制汽车维持在某个设定的速度行驶，或将汽车保持在一个固定车道内行驶，这就需要非常精准。
这下你知道 PID 到底是个什么东东了吧！
接下来，我们了解一下他的原理。
一、什么是 PID及其原理
1. 什么是 PID

文章插图
文章插图
PID，即比例 Proportion、积分 Integral 和微分 Derivative 三个单词的缩写；比例积分微分控制，简称PID控制。
简单讲，根据给定值和实际输出值构成控制偏差，将偏差按比例、积分和微分通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制。
常规 PID 控制器作为一种线性控制器。
2. PID 原理
常规的 PID 控制原理图：

文章插图
文章插图
系统由 PID 控制器和被控对象（常常是执行机构，如电机等）组成。
现在知道了 PID 控制器是怎么工作的，那么为什么需要比例、积分、微分三个环节呢？具体有什么作用呢？
比例环节：当被控制对象现状与目标有差距的时候，控制器就产生一个控制使得被控制对象向目标靠近。所以这是根据目标差距进行一个有比例的调节。
微分环节：当被控制对象越来越接近目标的时候，当然不能按照比例调节的给定量去执行。所以引入一个对未来趋势的判断给定量。
积分环节：当比例和微分环节控制达到预设目标时，对一段时间内的静态误差进行纠偏。
从时间的角度讲，比例作用是针对系统当前误差进行控制，积分作用则针对系统误差的历史，而微分作用则反映了系统误差的变化趋势，这三者的组合是“过去、现在、未来”的完美结合。
引述百度的标准解释：
比例环节：即时成比例地反应控制系统的偏差信号e(t)，偏差一旦产生，控制器立即产生控制作用以减小误差。当偏差e=0时，控制作用也为0；因此，比例控制是基于偏差进行调节的，即有差调节。