PID到底是什么

　　PID，就是“比例（proportional）、積分（integral）、微分（derivative）”，是一種很常見(jiàn)的控制算法。PID 已經(jīng)有 107 年的歷史了。它并不是什么很神圣的東西，大家一定都見(jiàn)過(guò) PID 的實(shí)際應(yīng)用。比如四軸飛行器，再比如平衡小車(chē) 。..。.. 還有汽車(chē)的定速巡航、3D 打印機(jī)上的溫度控制器 。..。 就是類(lèi)似于這種：需要將某一個(gè)物理量“保持穩(wěn)定”的場(chǎng)合（比如維持平衡，穩(wěn)定溫度、轉(zhuǎn)速等），PID 都會(huì)派上大用場(chǎng)。那么問(wèn)題來(lái)了：比如，我想控制一個(gè)“熱得快”，讓一鍋水的溫度保持在 50℃，這么簡(jiǎn)單的任務(wù)，為啥要用到微積分的理論呢。你一定在想：這不是 so easy 嘛~ 小于 50 度就讓它加熱，大于 50 度就斷電，不就行了？幾行代碼用 Arduino 分分鐘寫(xiě)出來(lái)。沒(méi)錯(cuò)~在要求不高的情況下，確實(shí)可以這么干~ But！如果換一種說(shuō)法，你就知道問(wèn)題出在哪里了：如果我的控制對(duì)象是一輛汽車(chē)呢？要是希望汽車(chē)的車(chē)速保持在 50km/h 不動(dòng)，你還敢這樣干么。設(shè)想一下，假如汽車(chē)的定速巡航電腦在某一時(shí)間測(cè)到車(chē)速是 45km/h。它立刻命令發(fā)動(dòng)機(jī)：加速！結(jié)果，發(fā)動(dòng)機(jī)那邊突然來(lái)了個(gè) 100%全油門(mén)，嗡的一下，汽車(chē)急加速到了 60km/h。這時(shí)電腦又發(fā)出命令：剎車(chē)！結(jié)果，吱 。..。..。..。..。.. 哇 。..。..。..。..（乘客吐） 所以，在大多數(shù)場(chǎng)合中，用“開(kāi)關(guān)量”來(lái)控制一個(gè)物理量，就顯得比較簡(jiǎn)單粗暴了。有時(shí)候，是無(wú)法保持穩(wěn)定的。因?yàn)?a target='_blank' class='arckwlink_none'>單片機(jī)、傳感器不是無(wú)限快的，采集、控制需要時(shí)間。而且，控制對(duì)象具有慣性。比如你將一個(gè)加熱器拔掉，它的“余熱”（即熱慣性）可能還會(huì)使水溫繼續(xù)升高一小會(huì)。這時(shí)，就需要一種『算法』：它可以將需要控制的物理量帶到目標(biāo)附近它可以“預(yù)見(jiàn)”這個(gè)量的變化趨勢(shì)它也可以消除因?yàn)樯帷⒆枇Φ纫蛩卦斐傻撵o態(tài)誤差 。..。 于是，當(dāng)時(shí)的數(shù)學(xué)家們發(fā)明了這一歷久不衰的算法——這就是 PID。你應(yīng)該已經(jīng)知道了，P，I，D 是三種不同的調(diào)節(jié)作用，既可以單獨(dú)使用（P，I，D），也可以?xún)蓚€(gè)兩個(gè)用（PI，PD），也可以三個(gè)一起用（PID）。這三種作用有什么區(qū)別呢？客官別急，聽(tīng)我慢慢道來(lái)