PID算法 - 从入门到实战！

这段视频脚本介绍了PID算法和平衡小车的实战应用。通过调整参数和滤波器，可以改善平衡性能和减小系统响应程度。PID控制器还可以应用于温控烙铁、烤箱等设备的温度维持，以及其他系统中的控制需求。

关键时刻

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PID算法和平衡小车

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• 大家可以听得到声音吗
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• 屏幕也看得到吧
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• 我们正式开始，主题是PID算法和平衡小车

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PID控制器的应用场景和基本概念

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• 温控烙铁和烤箱需要使用PID控制器来维持设定的温度。
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• PID控制器可以根据实际温度与设定温度的差异来调节电压或功率。
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• PID控制器的输入受到输出的影响，目的是让输出接近设定的期望值。

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PID控制的应用场景和数学表达式

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• 室内温度控制中的水位传感器和水管调节
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• 空调温度控制中的变频空调和自然风模式
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• 风力摆和风扇调节中的PD控制
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• 滚球系统中的PD控制和风扇调节
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• 智能送药小车中的PID控制和循迹算法
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• 球形机器人中的PID控制和摄像头调节
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• 平行小车中的PID控制
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• PID控制的数学表达式和离散形式

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PID调参和P、I、D算法的含义和作用

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• P、I、D算法分别代表PID调参中的P参数、I参数和D参数
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• P算法的作用是减小测量值和理论值之间的误差，使测量值接近理论值
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• D算法的作用是阻尼，减小误差较大或P参数较大的情况下的震荡现象

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PID控制算法中D算法的作用

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• D算法可以抑制系统的过充现象
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• D算法的作用类似于阻尼，可以减小系统的响应程度
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• 两次误差之差反映系统的响应速度，D算法的输出大小影响P算法的数值

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PID控制算法的关键要点

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• 车会减速吗
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• 这个没那么简单啊
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• 输出为零

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无人机PID控制参数调节

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• 右上角框框可以调节PI和D参数
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• 将三个参数置零，从头开始调节
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• P参数使测量值逐渐接近理论值，D参数抑制过冲现象，I参数消除稳态误差

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PID控制器的组合与应用

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• PID控制器的组合方式有多种，可以根据系统需求选择合适的组合。
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• 在实际应用中，根据系统功能需求，选择合适的PID组合方式，如只有一个环时可以选择P或PD组合，多个环时可以根据需求选择不同的组合方式。
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• 平衡小车的控制可以采用直立环P和速度环PI的组合，速度环可以提高直立环的响应。

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平衡小车的PID算法和滤波器

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• 加上速度环PI和转向环P才能实现效果
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• 平衡小车的PID算法是通过P和D的组合实现的
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• 使用一阶速度滤波器对速度进行滤波

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速度滤波和PID算法

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• 速度滤波可以滤除高频成分，减弱突变的影响。
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• 滤波后的速度取决于当前速度和上一次滤波后的速度。
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• 滤波参数一般为0.3，可根据实际情况微调。

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PID控制中的时间间隔和PD计算

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• 时间间隔要短且一致，才能进行对比
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• PD计算要放在一起，不能分开
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• 速度环是正反馈，提高系统响应程度

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调速度环和转向环的方法

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• 调速度环时，注释掉直流环，给速度环参数赋值
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• 调速度环时，KP和KI的关系是乘200倍
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• 调转向环时，使用差速转弯原理，限制PWM值

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调节平行小车的直立环和速度环

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• 调节平行小车的直立环，先调P，观察从疲软到震荡再到大幅度低频震荡的趋势
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• 调节平行小车的直立环，再调D，观察大幅度低频震荡逐渐减小的趋势
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• 调节平行小车的直立环和速度环，观察趋势，保持中等偏大的参数值

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平衡小车调节流程

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• 调整直立环的KP参数，观察出现大幅度的低频震荡
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• 调整直立环的D参数，观察出现高频率的小幅度震荡
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• 调整速度环的参数，观察平衡性能的改善和百度的减小

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多功能平衡小车任务要求

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• 观察趋势是小黑提醒中最重要的部分
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• 任务要求制作一个多功能平衡小车和一个用于控制平衡小车的遥控器
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• 任务要求包括平衡、跑直线、跑圆等功能，并有明显的声光提示