PID 调参有感

撰写人：Keruone
时间：2025.3.23

前言

本人并非自动化专业的学生，只是在调参时有所感悟，遂下笔记录此事。

本人前段时间在调整小车循迹的PID，突有灵光一现。
也因非对口专业，若有理论问题，欢迎指正。

关于 PID 传感器的位置

传感器装载于行驶轨迹的前方会明显比后方会好调整（这在自动化控制中似乎是有什么专业术语描述）。

• 但我只是有种直觉，觉得这就跟人力运送货物一般：
  • 如果你沿着行进方向，从前拉动物块，物块会很轻易的沿着你的轨迹移动；
  • 如果你沿着行进方向，从后推动物块，物块则会更加容易偏转你的移动轨迹，若需要其沿着你所指定的轨迹，你需要花费更多的精力。
• 传感器同理：
  • 如果你的传感器装载于动力供给等效中心的前方，你的 PID 会更加容易控制
  • 如果你的传感器装载于动力供给等效中心的后方，你调节 PID 会更加容易吃力，且不稳。

关于 PID 参数含义的思考

或许我们在很多地方都遇见过比例、积分、微分的称呼，也看过很多云里雾里的解释，但实际上手的时候，可能我们更多的还是在“凑”参数，对PID的实际效果还是不太理解。

• 在小车调试中：
  • P：让小车尽可能地贴近行进路线
  • D：让小车车身尽可能地平行于行进路线
  • I：防止小车最终始终与行进路线存在一个横向的误差

对于传感器装载于前方，可以发现：
– 对于P，过于直观易懂，略。
– 对于D，我们不妨假设：1. 小车向右的误差为正，向左的误差为负；2. 对于正向的误差，会在车头产生一个向左的力，对于负向的误差，会在车头产生一个向右的力；3.下文的误差记为有符号数，右侧为正，左侧为负。开始推断：
– 当我们的小车相较于行进方向，车身朝向向右偏转时（只考虑角度，不考虑与循迹线来说偏左还是偏右，而是考虑朝向左或朝向右）。此时，可以想象得到下一刻的的误差会比当前更大。此时，误差差值为正数，则会产生一个向左的力；
– 当我们的小车相较于行进方向，车身朝向向左偏转时（只考虑角度，不考虑与循迹线来说偏左还是偏右，而是考虑朝向左或朝向右）。此时，可以想象得到下一刻的的误差会比当前更小。此时，误差差值为负数，则会产生一个向右的力。
– 综上，D 有使车辆平行于行进轨迹的趋势。
– 对于I，暂时没有什么独到的理解，仍持与互联网中相同的见解。