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一、如何看待PID PID（比例+积分+微分）控制是一种校正的调节方式，使实际值与期望值相符。它利用系统误差、误差的微分和积分信号构成控制规律，对被控对象进行调节，具有实现方便、成本低、效果好、适用范围广等优点，因而在实际工程控制中得到了广泛的应用。PID控制器的传递函数为： 如下图 1所示，当执行器的传函为一个二阶系统的传递函数时，假设此时执行器传递函数正确且已经无法再更改，输入设置为幅值为1，频率为0.2hz的三角函数。此时输入与输出（期望值与实际值）相比较如图 2所示。 图 1 图 2 此时实际观测值与期望值有很大差距，所以需要串联一个装置对输出进行校正，工程中常用的就是PID控制器，如图 3所示。当对PID控制中的参数进行调节以后，校正后的曲线如图 4所示，此时期望值与观测值基本吻合，达到一个较好的调节情况。 图 3
图 4 综合以上，PID的本质就是一种传递函数，当执行器的输出与输入不符合时，用来串联到前向通道中，通过调节PID的三个参数，使输入与输出达到一个吻合的状态。 二、PX4_PID调节经验
PX4的控制结构框架如图 5所示： 图 5
在调节PX4飞控的PID参数之前，应该先了解下位置控制与姿态控制的关系，位置控制中位置环与速度环的关系，以及姿态控制中能够角度环与角速度环的关系。有兴趣的读者可以在阿木实验室的铂贝学院学习《PX4开发中级课程》。 在这里先讲一下PX4调参的策略，调参要先调姿态控制，再调位置控制。先调内环在再调外环。其中姿态控制界面如图 6所示，位置控制界面如图 7所示。
图 6
图 7 下面分析一下个人PX4飞控调节pid经验：
1）飞机姿态抖动很厉害。这是因为微分项过高的原因，微分项有加速系统响应的功能，同时也会放大系统的噪声，导致飞机震动，因为四旋翼飞机本身就是一个多输入易受干扰的系统，所以微分项稍微过大的话就会导致飞机抖动非常大。
2）飞机不能定位，有小范围的晃动。这属于震荡现象，有可能是比例项p过大或者过小、积分项i过大的情况，具体要看情况而定，具体事情具体分析。
3）飞机桨叶声音大、机动时有抖动现象。这是姿态控制中比例项p过大的原因，导致飞机对差值控制幅度过大，从而导致有一个较大姿态角输出，导致当前值与上一次值差别很大，而只能在瞬间调节所以才会有抖动的现象。
以上只是看现象调节的一个经验，并不适用与百分百的情况，具体情况要具体分析，要调飞机到一个比较好的状态还需要查看日志，分析飞机的位置、速度、角度的期望值与观测值进行精确的调节。
作者：阿木实验室研发部-孙远航
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发表于 2021-2-6 19:57:04