「2019」「RM圆桌」第九期 PID控制深透析

大家好，今天的回答马上开始

如何快速入门PID
这个问题太宽泛了，短时间无法详细的回复，先说几点吧，首先要对反馈系统有基本的了解，然后自己推导一遍PID的公式，最好能结合频域的知识理解一下。实战的话，最简单的先仿照例程搞一个速度环PID的程序，拿上电机然它动起来，实际改变参数，观察J-Scope曲线的变化，加深理解。

PID在调试时要注意什么？
一定要合理使用调试工具，把需要观测的数值打印程曲线出来， 可以用J-Link 的工具J-Scope，或者串口发送出来用上位机观察。例如对于串级PID需要打印出多个环节的给定值和、反馈值。然后调试的时候先调内环，保证内环的响应速度能够基本跟上，再加上外环，同时需要微调内环。一般来说用P、I控制器就够用了。

如何根据不同环境整来调整PID增益
PID的鲁棒性较好，能够适应一定范围的系统模型变化，但是如果负载发生较大变化导致系统模型改变，需要对自适应PID或者其他控制器。具体实战我也没有操作过，但是有几个可以考虑的方向：1. 直接对导致系统模型变化的变量进行观测，例如云台的载弹量，然后针对不同情况调出多组PID参数进行切换。2. 对系统的模型进行在线辨识，然后调节PID参数。3.使用别的带有观测器的控制器。

5.需要什么工具吗？例如示波器之类的
我们现在接触的基本上都是通过MCU控制，因此使用单片机的调试工具即可，使用虚拟示波器观察曲线。如果是涉及到到无法检测的中间量（例如电压、运动），可以使用示波器或者其他设备（例如激光运动传感器），这个要根据自己的需求来

6. pid调节现在比较正统的方法是matlab建模，但是该如何建立一个出色稳定的数学模型呢。
1对模型进行纯理论分析
2系统辨识

7. pid位置环的真实值与设定值有没有必要加入滤波，防止传感器数据突变呢？
这是两个问题，真实值基本上是来自传感器的观测值，这个需要根据传感器的特性来决定。
输出值滤波需要根据系统的特点来决定使用何种滤波器，一般会用到低通滤波器用来减小高频噪声，或者带通滤波器消除某个频段的震动（例如摩擦轮抖动）

8. 还有大佬对于matlab的小白你有一些建议吗，比如说推荐一些书籍，和重点的学习方向.
这个问题也是很宽泛，简单说下，MATLAB是一个工具，没必要为了学而学。
先快速入门MATLAB的基本语法，然后根据自己需要的方向具体去研究。附上知乎回答：https://www.zhihu.com/question/264214986/answer/281364821

9. 想问大佬关于底盘速度环PID的一些问题，我调底盘3508或者3510的时候，以电调传回来的转速做PID的测量值，调大P的话静止的时候，因为轮子反馈回来有个0-3的转速，用jscope看曲线，输出会振荡，给积分貌似起的作用不大，用微分底盘就会很抖，比例系数P给小了速度误差就会很大，不知道大佬有什么好办法解决这个问题吗？PID用的是普通PID。
1. 加上死区控制，当反馈速度小于某个值的时候不动作
2. 尝试自己用电机反馈的角度值来计算速度
3. 用PI控制器足够了，积分项影响很大的

10. 想问一下关于PID闭环嵌套的问题呢。如果我加了多个环，比如底盘的电机要加速度环、电流环和速度环，改如何进行嵌套呢？
这就是串级PID，嵌套方式从外到内依次是位置环、速度环、加速度环，位置环计算出来需要的速度，此即速度环的目标值，然后速度环再计算出需要的加速度，依次类推很容易理解的。然后关于计算频率，内环的计算频率要大于等于外环。

11. 对于扭矩不大的云台电机来说，自己调的时候稍微比例参数给大点云台会晃得很厉害，给小点劲又很小，请问有没有对此种系统合适的调参方式，或者说这种电机根本不适合吗？
电机的选型是需要根据系统实际负载情况来的，如果选了扭矩偏小的电机是无法达到理想的响应速度的，因为电机扭矩是有上限的，系统的转动惯量和阻力过大，限制了系统的加速度，这是物理规律无法突破的。

12.云台电机pid在调参数的的时候整体效果较硬，但微小角度左右用不上力，感觉微小角度pid起的作用不大，请问有什么注意点或者方法吗
首先检查下是不是存在机械的空程，用手轻微拨动云台看能否读到响应的反馈值变化
然后再看控制器是否确实有输出值但是机械机构没有相应的动作
还有一个可能是内环速度环没有调好，仔细看速度环是否能够及时的跟上速度给定值
最后尝试把积分项加大，有助于减小误差。