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生活中我们经常会使用到恒温电器。比如空调、冰箱和电磁炉,这些电器都能够将自己的工作环境稳定在某一个温度。我们设置空调为16 °C,它就能将温度准确地降到 16 °C 而不是 15 °C;设置电磁炉 200°C,它也不会烧到 250°C。
这背后是一双无形的手在“控制”它们——PID 控制器。
控制,简单说,就是让一个东西听话。控制机器或是机器人,可以通过代码来实现,也可以通过电路来实现,这个控制逻辑可抽象地认为是一种控制算法。
PID (Proportion Integration Differentiation)是当前一种最主流的控制算法,优点在于简单高效,很多高级的控制算法也是在 PID 的基础上进行优化和演变的。
PID 的实现简单,应用广泛。在上述例子中,以空调为例,已知当前环境温度和用户设定温度, PID 控制器可以通过计算,来调节功率,使空调尽快到达用户设定的温度,并且保持稳定。
拓展阅读:PID 控制算法本质是个数学公式,有乘除有积分有微分,可以通过写代码或是电子元器件把这个数学公式表达出来,也就是有软硬件两种实现方式。随着计算机时代的发展,通过软件实现的数字式 PID 控制器成为主流。推荐书籍《自动控制原理》,邹见效,机械工业出版社。
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RoboMaster 比赛中的 PID 控制算法侧重于软件实现。在赛场上,PID 也同样的被应用在很多场景下的机器人状态控制。
比方说触发大能量机关,机器人要先识别屏幕上的指定数字,还要用 PID 来控制云台和发射机构(俗称枪口)快速和准确地射击数字。
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