「2019」「RM圆桌」第九期 PID控制深透析

多个PID控制器同时作用的时候，怎么理论分析相互的制约关系。比如一个轨迹跟控制，设计目标是尽可能贴合一条预先设定的轨迹，中间有三个方向的PID控制器，X_controller,Y_controller,Z_controller(yaw),我可以知道三个PID的响应时间，比如角度Z_conctrller响应10度的平均响应时间是50ms,X方向响应100mm的平均响应时间是200ms，Y_controller直观体现是机器人的切线速度，这个速度大小怎么跟前面两者的响应时间做一个理论结合，然后大致得出Y的理论极限？

怎么才能结合机器人的动力学模型设计控制器？

怎样分析控制元件的参数上限然后知道结合机器人设计参数做出合理选型？怎样区分是控制器参数设计问题，还是本身已达到控制元件性能上限？

为什么不直接拿位置、速度、加速度分别乘 Kp1、Kp2、Kp3 而要用到PID的D项（位置除以dt）？相较于微分出来的结果与直接从传感器拿到数据会有什么不一样？是传感器数据不够平滑还是？有没有可能使用三个嵌套环然后每个环只调节P？中间会遇到什么问题？

对一个机构来说，PID到底可以适应到什么程度的控制，我能不能理解这几个参数其实是跟机构的动力学模型是挂钩的，那动力学模型的自变量是角加速度、角速度、角度得到力矩，那PID如果使用了这三种自变量是不是就代表控制器的模型是贴近了实际的动力学模型，然后如果控制元件参数达标的话效果已经可以很理想？相应的我应该怎么考虑机器人机构的机械设计，除了了转轴在质心附近？

除了PID之外有没有别的控制器比较适合我们制作的机器人机构使用？如果有你们会推荐我们在哪些机构使用哪些控制器？

物体在垂直面上做转动控制（云台Pitch轴），需不需要把重力的分力考虑添加到控制器当中？或者怎么把这个力简化然后设计到控制器当中？或者是可以忽略的？这个可忽略的程度能不能帮忙量化一下？比如云台 -30 度 ~ +30度， 重力的分力：T(degree) = mg*cos(degree)*r , T- motor(最大连续转矩) = 3.0Nm。

对于移动机器人的底盘而言，可以怎样考虑把摩擦力这个变量考虑进控制器当中，而达到物理环境更换之后（从家里到比赛场地）快速调参的目的？而不需要重复之前的调参过程？或者说如果本身控制器设计得好，摩擦作为模型得一个很小变量，是可以忽略的？

因为感觉控制真的是一项很深的学问，机械物理、数学、控制原理，做实体还要考虑控制元件性能。书本里只有很理论的东西

谢谢工程师的回答！希望之后还有控制器的圆桌