1、关于 PID 控制器的解释：err 偏差=设定值- 实际值。比如水位测量是 0-100，如果我设定到 50，而实际值为 30。P，比例系数，P 的倒数为比例带。实际应用中，多用比例带。比如上例设定 50，实际 30，偏差=50-30=20，如果比例系数为 1，比例调节的输出是 20，如果是控制变频器，变频器输出 20Hz（这里讲绝对型），积分系数，将偏差连续累加。积分的意义，就是曲线的与 X 轴组成的面的面积。即积分偏差（上一次）偏差（本次）偏差，语言表示就是，积分偏差偏差。只有连续累加的值为零是，才没有输出。如果没有 I 调节，只有 P，当 P 达到最大灵敏度的时候，就会有波动，即当变频器输
2、出 20hz 水位会一直缓慢上升，而降到 19hz 的时候水位又缓慢下降，会成周期型的波动，如果是阀门会来回不停的调节，阀门寿命缩短。 （实际变频器的精度较高，我只是举个例子） ，如果有积分调节，当产生负偏差的时候（实际大于设定）连续累加，就会额外减小一点输出，PI=P*err+i*sumerr，特别是对阀门，变频器这种输入与输出呈非线性关系，控制量。这样 P 调节，在死区的时候（死区 deadband）P 没作用的时候，I 可以稳定输出。如果波动是高频，低幅度的，累加值为 0，也是没有输出的，在偏差在设定值上方或下方连续出现，即累加值很大且水位控制在死区，通过 I 很小的输出即可稳定。当然还
3、要防止积分饱和，即累加值要设定累加最大值，否则累加值很大，输出会从 0-100 大幅波动。甚至 P 调节都被覆盖了。D，微分调节：微分的意义就是反应曲线的切线，即曲线的变化趋势。比如出现如下两种情况：实际水位已经到 50，但是是从高于 50 的上方，快速下降而来的。实际水位已经到 50，但是是从低于 50 的下方，快速上升而来的。上两种情况，我们知道，水位在 50 是稳定不了的，因为水位会继续下降或上升。我们知道下降的趋势越大，斜率越大，这个时候进行微分调节，如第一种情况，水位到 50 了，偏差为 0，比例输出为零但是水位变化是快速下降，这个时候得到上一周期的斜率值（pid 有正调节，负调节，
4、此种情况斜率为负值，但是取正值） ，提前增加输出，减缓水位下降的趋势，从而减小大幅波动。同理第二种情况要提前减小输出。增量型 PID，本次 PID 总输出与上一次 PID 总输出相减。这样了解了 PID 调节的意义，希望对大家阅读源代码有帮助。分享 两种通俗的 PID 解释（转载）时间, 控制器, error解释一：控制模型：你控制一个人让他以 PID 控制的方式走 110 步后停下。 （1）P 比例控制，就是让他走 110 步，他按照一定的步伐走到一百零几步（如 108 步）或 100 多步（如 112 步）就停了。 说明： P 比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成
5、比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-state error）。 （2） PI 积分控制，就是他按照一定的步伐走到 112 步然后回头接着走，走到 108 步位置时，然后又回头向 110步位置走。在 110 步位置处来回晃几次，最后停在 110 步的位置。 说明： 在积分 I 控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（System with Steady-state Error）。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间
6、的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分（PI）控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。 （3） PD 微分控制，就是他按照一定的步伐走到一百零几步后，再慢慢地向 110 步的位置靠近，如果最后能精确停在 110 步的位置，就是无静差控制；如果停在 110 步附近（如 109 步或 111 步位置），就是有静差控制。 说明： 在微分控制 D 中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。 自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳，其原因是由于存在有较大
7、惯性组件（环节）或有滞后（delay）组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差作用的变化“ 超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入“比例 P”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势。这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例 P+微分 D（PD）控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。解释二：小明接到这样一个任务：有一个水缸有点漏水(而且漏水的速度还不一定
8、固定不变)，要求水面高度维持在某个位置，一旦发现水面高度低于要求位置，就要往水缸里加水。 小明接到任务后就一直守在水缸旁边，时间长就觉得无聊，就跑到房里看小说了，每 30 分钟来检查一次水面高度。水漏得太快，每次小明来检查时，水都快漏完了，离要求的高度相差很远，小明改为每 3 分钟来检查一次，结果每次来水都没怎么漏，不需要加水，来得太频繁做的是无用功。几次试验后，确定每 10 分钟来检查一次。这个检查时间就称为采样周期。 开始小明用瓢加水，水龙头离水缸有十几米的距离，经常要跑好几趟才加够水，于是小明又改为用桶加，一加就是一桶，跑的次数少了，加水的速度也快了，但好几次将缸给加溢出了，不小心弄湿了
9、几次鞋，小明又动脑筋，我不用瓢也不用桶，老子用盆，几次下来，发现刚刚好，不用跑太多次，也不会让水溢出。这个加水工具的大小就称为比例系数。小明又发现水虽然不会加过量溢出了，有时会高过要求位置比较多，还是有打湿鞋的危险。他又想了个办法，在水缸上装一个漏斗，每次加水不直接倒进水缸，而是倒进漏斗让它慢慢加。这样溢出的问题解决了，但加水的速度又慢了，有时还赶不上漏水的速度。于是他试着变换不同大小口径的漏斗来控制加水的速度，最后终于找到了满意的漏斗。漏斗的时间就称为积分时间。 小明终于喘了一口，但任务的要求突然严了，水位控制的及时性要求大大提高，一旦水位过低，必须立即将水加到要求位置，而且不能高出太多，否
10、则不给工钱。小明又为难了！于是他又开努脑筋，终于让它想到一个办法，常放一盆备用水在旁边，一发现水位低了，不经过漏斗就是一盆水下去，这样及时性是保证了，但水位有时会高多了。他又在要求水面位置上面一点将水缸要求的水平面处凿一孔，再接一根管子到下面的备用桶里这样多出的水会从上面的孔里漏出来。这个水漏出的快慢就称为微分时间。 看到几个问采样周期的帖子，临时想了这么个故事。微分的比喻一点牵强，不过能帮助理解就行了，呵呵，入门级的，如能帮助新手理解下PID，于愿足矣。故事中小明的试验是一步步独立做，但实际加水工具、漏斗口径、溢水孔的大小同时都会影响加水的速度，水位超调量的大小，做了后面的实验后，往往还要修改改前面实验的结果。
