零基础制作平衡小车【连载】11---位置式PID调参（附源码）

之前章节已经把PID从理论到时间基本上讲完了，剩下一个位置式PID就能收尾了。赶紧更完，就开始平衡小车下一步制作了。最近也是比较忙，更贴慢了很多。不过，这个零基础教程我还是要坚持写完的。

位置式PID部分主要代码

/********************位置式 PID 控制设计************************************/ unsigned int LocPIDCalc(int NextPoint) { int iError,dError; iError = SetPoint - NextPoint; //求出当前偏差 SumError += iError; //对偏差进行积分 dError = iError - LastError; //对偏差求微分 LastError = iError; //转换赋值 //返回位置式PID计算结果 return(Proportion * iError //比例项 + Integral * SumError //积分项 + Derivative * dError); //微分项 }

注释已经很详细了，看了之前我的帖子应该能看的懂代码的。推导过程不明白的在往前看看吧。

之后在中断中直接调用公式即可，计算出来的结果直接赋值给PWM（计算结果既是PWM，计算出来是0，PWM就是0）

count=(short)(TIM2 -> CNT/4); TIM2 -> CNT=0; /* 计数得到增量式PID的增量数值 */ PWM_Duty=LocPIDCalc(count); //将计算的PWM送入寄存器 TIM_SetCompare1(TIM3,PWM_Duty);

完事了，是不是很简单。

位置式PID调参

位置式PID和增量式PID调参还是有点区别的。下面说下具体调参过程和思路。

思路还是将ID系数设为0，先调节单独的P。

当P = 2时，如下图：

是不是有点懵逼，怎么趋近一条直线了？不应该是越来越靠近目标值吗？ 如果你这样想的，那真是还没理解公式呀。仔细看看公式，当ID为0，只有一个P时，是不是应该就是一条直线？下面说下为啥是直线。 第一次采样： 假设初始化目标值为100个脉冲，第一次采样测得脉冲为0个，此时误差为100，在乘上系数2，最终占空比为200。 第二次采样： 假设采样50个脉冲，误差为50，乘上系数,2，最终得占空比为100. 第三次采样： 假设采样脉冲为25，误差为75，乘上系数2，最终占空比为150

以此循环得出结果： 误差越大，占空比越大，误差越小，占空比越小，也就是说误差越大输出越大，误差越小，输出越小。在经过N次采样后，会得到一个平衡值、平衡的条件是计算出来的占空比1所对应的编码器输出值被目标值减去之后再乘上P，得出来的占空比2和占空比相同。本例程实际测得当占空比为146，使得编码器输出28个脉冲， 目标值100-28=72,72乘上P系数2=144,144和146非常接近，也就相当于平衡了。因此只有P项时，会输出一条直线。

当P = 5时，如下图： 此时抖动比较大，不过最终还会趋近直线。这里抖动大，也说明响应速度快，对比增量式PID调节方法，增量式PID调节P时，是将系统在目标值附近抖动两三下之后迅速稳定下来为最佳，我们这里也可以这样来调节，只不过增量式是趋近于目标值，而位置式是趋近于一条直线。

这里我们选择P=3，如下图：

我们看上图抖动两三下就可以趋近于一条直线，说明这个P差不多可以了。

当P = 3时，调节I，当P = 3 ,I = 1时如下图：

你会发现曲线会越过目标值，因为加入了历史误差，在第一次未达到目标值期间，累积误差都是为正的，再加上P，使得系统超过目标值。当采样值超过目标之后，累积误差就会出现负值，将会抵消一部分前面的正值误差，因此会出现不对称的情况。之前只有P时，直线上下震动的赋值是对称的，加入累积误差之后，图中横线是目标值，在目标值上方的误差值都为正（因为都是小于目标值，误差=目标值-当前值>0），说明大多数情况都是未能达到目标值。因此系统会慢慢将这些正的误差值加起来代入到系统，会使得系统慢慢趋近于目标值，而不是像上面一样形成一条直线。

当P = 3 ,I = 2时如下图：

你会发现，斜线更抖了，因为I的作用增强了，响应更快了。

加入D，当P = 3 ,I = 2，D = -0.1时如下图： 曲线变得很平顺了，没有上一张图中的抖动了，这个效果还是不错的。

加入D，当P = 3 ,I = 2，D = -2时如下图： D大了会出现回弹，说明D抑制的太过了。

因此当P = 3 ,I = 2，D = -0.1使得整体效果最佳。至此，PID完结。

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