太平鸟服饰内部高管大换血 陈红朝接替上任总经理

01 先来彻底搞懂PID到底是啥？

PID，就是“比例（proportional）、积分（integral）、微分（differential）”，是一种很常见的控制算法。在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。

PID已经有107年的历史了，它并不是什么很神圣的东西，大家一定都见过PID的实际应用。比如四轴飞行器，再比如平衡小车......还有汽车的定速巡航、3D打印机上的温度控制器....就是类似于这种：需要将某一个物理量“保持稳定”的场合（比如维持平衡，稳定温度、转速等），PID都会派上大用场。

那么问题来了：比如，我想控制一个“热得快”，让一锅水的温度保持在50℃。这么简单的任务，为啥要用到微积分的理论呢。你一定在想：这不是so easy嘛~！小于50度就让它加热，大于50度就断电，不就行了？几行代码用Arduino分分钟写出来。

没错，在要求不高的情况下，确实可以这么干！如果换一种应用场景，你就发现有问题了：如果控制对象是一辆汽车呢？要是希望汽车的车速保持在50km/h不动，你还敢这样干么。

所以，在大多数场合中，用“开关量”来控制一个物理量，就显得比较简单粗暴了。有时候，是无法保持稳定的。因为单片机、传感器不是无限快的，采集、控制需要时间。而且，控制对象具有惯性。比如你将一个加热器拔掉，它的“余热”（即热惯性）可能还会使水温继续升高一小会。

这时，就需要一种『算法』：

· 它可以将需要控制的物理量带到目标附近

· 它可以“预见”这个量的变化趋势

· 它也可以消除因为散热、阻力等因素造成的静态误差

· ....

于是，当时的数学家们发明了这一历久不衰的算法 —— 这就是PID。你应该已经知道了，P,I,D是三种不同的调节作用，既可以单独使用（P,I,D），也可以两个两个用（PI,PD），也可以三个一起用（PID）。这三种作用有什么区别呢？

我们先只说PID控制器的三个最基本的参数：kP,kI,kD。

kP

P就是比例的意思。它的作用最明显，原理也最简单。我们先说这个：需要控制的量，比如水温，有它现在的『当前值』，也有我们期望的『目标值』。

· 当两者差距不大时，就让加热器“轻轻地”加热一下。

· 要是因为某些原因，温度降低了很多，就让加热器“稍稍用力”加热一下。

· 要是当前温度比目标温度低得多，就让加热器“开足马力”加热，尽快让水温到达目标附近。

这就是P的作用，跟开关控制方法相比，是不是“温文尔雅”了很多。实际写程序时，就让偏差（目标减去当前）与调节装置的“调节力度”，建立一个一次函数的关系，就可以实现最基本的“比例”控制了。

kP越大，调节作用越激进，kP调小会让调节作用更保守。要是你正在制作一个平衡车，有了P的作用，你会发现，平衡车在平衡角度附近来回“狂抖”，比较难稳住。如果已经到了这一步，离成功只差一小步了。

kD

D的作用更好理解一些，所以先说说D，最后说I。