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今天给大家介绍西门子博图中PID功能。

我们先来通过一个例子快速搞清什么是PID控制：

P.I-D，P表示比例，I是积分，D是微分。

以无人机举例，我们让无人机从地面上升30米，这是我们的目标值；这里控制器的控制量对应无人机的螺旋桨转速的大小。

此外，无人机上还搭载了气压高度传感器来获取当前的高度，用于计算它和目标高度之间的的误差值E。

首先，我们仅采用比例控制，即控制信号和误差成正比，当无人机与目标值较远时，误差较大，所以控制量也会较大，螺旋桨就会急速旋转产生大升力，无人机快速上升，当快接近目标值时，误差变小，螺旋桨速度也就没那么快了，这时的无人机上升速度变小，直到维持在一定高度上。

比例控制虽然可以快速减小误差，但最大的问题是，当控制量小于一定值时，无人机就只能维持在一定高度而无法达到目标高度，造成了所谓的稳态误差，这一稳态误差不会随时间推移而被比例控制消除，此处就需要积分控制器了。

积分控制，它会不断累积误差的值。使得控制量不断增加，从而提升升力，无人机继续朝目标位置上升，消除了稳态误差，达到目标高度，当然这是理想状态下。

当无人机上升到一定高度后，风速变大，吹落了无人机，使其急速下降，这时无人机与我们先前的目标值得误差快速增加。

这里使用微分，微分控制器计算了误差的变化率；当无人机急速下降，微分控制量将随着误差的变化率的增大而增大，从而使无人机产生了更大的升力，以助其能快速到达目标位置，进而使得高度更为稳定。

当无人机在比例-积分的控制作用下快速向目标高度靠近时，误差快速降低接近于0，变化率减小为负，控制量也减小，使得无人机螺旋桨转速减小，以防止无人机上升冲过30米这一高度。

简单总结下，P（比例控制）使无人机快速朝目标值上升，但是到了一定高度会出现稳态误差，而积分控制提供了惯性，给离目标值还有一点距离但却稳定下来的无人机一把力，使无人机能够继续朝目标值上升；但是无人机不会刚好到达目标值位置，而这时微分控制提供了阻尼，消除多余的升力，从而使无人机能够稳定在目标值位置。

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