PID 是一種用于控制系統(tǒng)的算法，全稱(chēng)為 Proportional-Integral-Derivative 控制器。PID 控制器在工業(yè)控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的輸出，以使其達(dá)到期望值。PID 控制器的主要目標(biāo)是提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和響應(yīng)速度。
　　PID 控制器的基本組成
　　比例（Proportional, P）：
　　作用：根據(jù)當(dāng)前誤差（目標(biāo)值與實(shí)際值之間的差距）調(diào)整控制輸出。
　　特性：比例增益 ( K_p ) 控制著誤差的直接響應(yīng)。增益越大，系統(tǒng)對(duì)誤差的響應(yīng)越快，但可能會(huì)引起過(guò)度波動(dòng)。
　　積分（Integral, I）：
　　作用：考慮過(guò)去的誤差，累積長(zhǎng)期誤差以消除靜態(tài)偏差。
　　特性：積分增益 ( K_i ) 通過(guò)累積誤差來(lái)調(diào)整控制輸出，有助于消除長(zhǎng)期的穩(wěn)態(tài)誤差。過(guò)高的積分增益可能導(dǎo)致系統(tǒng)過(guò)度振蕩。
　　微分（Derivative, D）：
　　作用：預(yù)測(cè)未來(lái)的誤差，通過(guò)誤差的變化率調(diào)整控制輸出，以抑制系統(tǒng)的振蕩。
　　特性：微分增益 ( K_d ) 根據(jù)誤差的變化速率調(diào)整控制輸出，有助于穩(wěn)定系統(tǒng)并改善響應(yīng)速度。過(guò)高的微分增益可能引入噪聲。
　　PID 控制器的形象說(shuō)明
　　可以通過(guò)以下圖像和比喻來(lái)理解 PID 控制器的工作：
　　比例：想象你在騎自行車(chē)，當(dāng)你偏離直線時(shí)，比例控制就像是你直接調(diào)整方向盤(pán)來(lái)糾正偏離。偏離越多，你就會(huì)調(diào)整得越快。
　　積分：如果你騎行時(shí)長(zhǎng)期偏離直線，積分控制就像是你記住了你的偏離歷史，并在你調(diào)整方向盤(pán)時(shí)考慮這一點(diǎn)，以確保你終回到直線。
　　微分：當(dāng)你開(kāi)始偏離得越來(lái)越快時(shí)，微分控制就像是你預(yù)測(cè)這種偏離趨勢(shì)，并提前做出調(diào)整，以便快速糾正。
　　PID 調(diào)試口訣
　　調(diào)試 PID 控制器時(shí)，可以遵循以下口訣來(lái)幫助找到合適的參數(shù)：
　　P 先調(diào)：
　　設(shè)置 I 和 D 為零。
　　調(diào)整 P（比例增益）直到系統(tǒng)響應(yīng)開(kāi)始穩(wěn)定，但可能會(huì)有一定的超調(diào)和振蕩。
　　I 后調(diào)：
　　設(shè)定 P 為合適值。
　　調(diào)整 I（積分增益），觀察系統(tǒng)是否能夠消除靜態(tài)誤差，同時(shí)注意是否引入了新的振蕩。
　　D 調(diào)：
　　設(shè)定 P 和 I 為合適值。
　　調(diào)整 D（微分增益），以減少系統(tǒng)的振蕩并提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　實(shí)際調(diào)試步驟
　　設(shè)置初始值：
　　將 P 增益設(shè)置為一個(gè)小值，將 I 和 D 設(shè)置為零。
　　逐步增加比例增益：
　　逐步增加 P，直到系統(tǒng)表現(xiàn)出適度的振蕩或超調(diào)。
　　調(diào)整積分增益：
　　增加 I，觀察系統(tǒng)是否能消除穩(wěn)態(tài)誤差，并調(diào)整 I 以減少或消除長(zhǎng)期的偏差。
　　微分增益的調(diào)整：
　　調(diào)整 D，以減小系統(tǒng)的振蕩并提高響應(yīng)速度。
　　反復(fù)調(diào)試：
　　根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際表現(xiàn)反復(fù)調(diào)整 P、I 和 D 的值，直到系統(tǒng)表現(xiàn)達(dá)到期望效果。