要掌握PID算法需要深刻理解反饋機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及了解自身特點(diǎn)

PID算法，不管是原理上，還是代碼上都比較簡單。主要運(yùn)用在電機(jī)控制、開關(guān)電源、電源管理芯片等領(lǐng)域。

一般《自動控制原理》上給的是位置式算法，如下圖所示。

原因在于你對這個系統(tǒng)的反饋機(jī)構(gòu)理解得不夠。

比如，716空心杯電機(jī)，設(shè)定在100轉(zhuǎn)/秒，但是你卻用了50M時鐘讓PID算法工作，假設(shè)PID是全并行的（數(shù)據(jù)吞吐量也達(dá)到50M）。

這時，不管你怎樣調(diào)參數(shù)，電機(jī)都不受控制，一下子很快，一下子很慢。

靜下來想想，不難發(fā)現(xiàn)問題。

假設(shè)電機(jī)瞬時轉(zhuǎn)速是101轉(zhuǎn)/秒，光電開關(guān)大概每隔4.95毫秒才反饋一個速度量過來，在這期間是沒有反饋的。

設(shè)定的轉(zhuǎn)速是100轉(zhuǎn)/秒，用工作在50M全并行的增量式PID算法，在4.95毫秒內(nèi)，不斷地累積1轉(zhuǎn)/秒的誤差，期間被PID算法作用了247.5次！

也就是說，因為PID的工作頻率太高，積累誤差的速率太快（從另一個角度來看就是反饋機(jī)構(gòu)太慢），所以電機(jī)不受控制，這時，你把PID的工作頻率降下來，就會發(fā)現(xiàn)，電機(jī)漸漸地受控制了。

下面給一個在FPGA中使用PID算法做電機(jī)控制的完整框圖。

綜上所述，控制類算法，除了要關(guān)注算法本身的特點(diǎn)以外，還要深刻理解反饋機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

BTW，一般來說，電機(jī)控制用PI或者PD控制就可以了，如果用PID三個環(huán)節(jié)的話，一來參數(shù)不容易調(diào)節(jié)，二來容易自激，當(dāng)然也不排除某些特殊場合需要用PID三個環(huán)節(jié)，甚至還會用到三環(huán)控制（速度環(huán)、相位環(huán)、電流環(huán)）。此外，除了PID以外，常用的控制類算法還有模糊控制、MPC（模型預(yù)測控制）算法。