其实下面给的视频网盘地址已经失效了。
摘自：https://blog.csdn.net/msq19895070/article/details/78781735
阿木实验室 2017-12-12 14:57:16 9501 收藏 53
分类专栏： APM/PIX调试 文章标签： PIXHAWK PIX飞控编译 PID 参数调试 无人机
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PID参数调试一直是比较头疼的问题，在此给大家带来如下的教程！
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PIXHAWk无人机PID参数调试实例
PID调参在控制领域一直是个工程的活，理论相对简单，但是参数的标定确实比较困难。
这节的课程就是来指导大家来调试PIXHAWK的PID参数的。有软件仿真和实时视频效果，理论和实践相结合。
PID一句话就是说，经过PID算法计算出的控制量，给执行机构，来达到维持某一个状态的目的。这个控制量的多少，直接影响到系统能不能快速稳定的维持这个状态。比如我们向一个杯子倒一杯水，要求到的刚好满。一开始杯子是空的，我们倒水倾斜力度大，水很快倒入杯中，但是随着水越来越满，我们的倒水倾斜力度会越来越小。如果这个倾斜的力度把握不好那么，水就会溢出。这个PID算法就是在计算这个倒水的倾斜力度，随着时间和水越来越满，动态调整这个倒水的倾斜力度。在杯子是空的时候要加快到水，增加倒水力度，杯子快要满了，减小倒水力度，防止水的溢出。
我们先看PID算法的代码：
PID 的流程简单到了不能再简单的程度，通过误差信号控制被控量，而控制器本身就是比例、积分、微分三个环节的加和。这里我们规定（在 t 时刻）：
1.输入量为 rin(t);
2.输出量为 rout(t);
3.偏差量为 err(t)=rin(t)-rout(t);
1.说明一下反馈控制的原理，通过上一节的框图不难看出，PID 控制其实是对偏差的控制过程;
2.如果偏差为 0,则比例环节不起作用，只有存在偏差时，比例环节才起作用。
3.积分环节主要是用来消除静差，所谓静差，就是系统稳定后输出值和设定值之间的差值，积分环节实际上就是偏差累计的过程，把累计的误差加到原有系统上以抵消系统造成的静差。
4.而微分信号则反应了偏差信号的变化规律，或者说是变化趋势，根据偏差信号的变化趋势来进行超前调节，从而增加了系统的快速性。
第一步：定义 PID 变量结构体，代码如下：
struct _pid{
float SetSpeed;//定义设定值
float ActualSpeed;//定义实际值
float err;//定义偏差值
float err_last;//定义上一个偏差值
float Kp,Ki,Kd;//定义比例、积分、微分系数
float voltage;//定义电压值（控制执行器的变量）
float integral;//定义积分值
}pid;
控制算法中所需要用到的参数在一个结构体中统一定义，方便后面的使用。
第二步：初始化变量，代码如下(以速度控制为例)：
void PID_init(){
printf("PID_init begin \n");
pid.SetSpeed=0.0;//设定的速度
pid.ActualSpeed=0.0;//传感器检测的实际速度
pid.err=0.0; //误差初始化
pid.err_last=0.0; //前一刻的误差量
pid.voltage=0.0; //PID输出量
pid.integral=0.0; //PID误差积分项
pid.Kp=0.2; //PID比例系数
pid.Ki=0.015; //PID微分系数
pid.Kd=0.2; printf("PID_init end \n"); //PID积分系数
}
统一初始化变量，尤其是 Kp,Ki,Kd 三个参数，调试过程当中，对于要求的控制效果，可以通过调节这三个量直接进行调节。
第三步：编写控制算法，代码如下：
Float PID_realize()
{
pid.SetSpeed = speed;
Pid.err = pid.SetSpeed - pid.ActualSpeed;//计算误差项
Pid.integral+=pid.err;//计算误差积分项
Pid.voltage=pid.Kp*pid.err+pid.Ki*pid.integral+pid.Kd*(pid.err-pi
d.err_last);
pid.err_last=pid.err;
pid.ActualSpeed=pid.voltage*1.0;
return pid.ActualSpeed;
}
PID的控制规律为：
1.说明一下反馈控制的原理，通过上一节的框图不难看出，PID 控制其实是对偏差的控制过程;
2.如果偏差为 0,则比例环节不起作用，只有存在偏差时，比例环节才起作用。
3.积分环节主要是用来消除静差，所谓静差，就是系统稳定后输出值和设定值之间的差值，积分环节实际上就是偏差累计的过程，把累计的误差加到原有系统上以抵消系统造成的静差。
4.而微分信号则反应了偏差信号的变化规律，或者说是变化趋势，根据偏差信号的变化趋势来进行超前调节，从而增加了系统的快速性。
对于PID讲我们用以下原则：
a.在输出不振荡时，增大比例增益P。(增大P可以快速到稳定)
b.在输出不振荡时，减小积分时间常数Ti。(积分过大容易超调)
c.在输出不振荡时，增大微分时间常数Td。(微分项是预测误差变化率，越接近设定目标，越要减少PID输出，来增加系统的快速性)
PIXHAWK的PID参数调试：
PIXHAWK采用串级PID的方式，外环是控制角度，内环是控制角速度。因为内环更直接作用于电机，所以我们调试PIXHAWK的PID，一般只用调试内环的PID即可(角速度)。
图上我们可以看出内环PID更接近于电机输出，我们在调试PIXHAWK飞控的时候也是先调节内环角速度PID
1：微分调节的现象
我在采用默认PID参数的时候，发现四轴无人机恢复稳定比较慢，有震荡现象。以下是微分作用的PID系统图表：
微分过小系统响应速度快，但是产生有衰减振荡。微分过大系统响应速度变慢。
微分D过小在接近设定目标值的时候会产生较大的过充和少量的振荡，但是会衰减。我们采用默认参数出现了衰减的振荡，就是微分D太小，我们增大微分D就可以解决。
2：比例调节的现象
我们发现比例系数过大会导致系统系统响应很快，更有可能导致系统振荡失调，如果发现飞机振荡很厉害，没有衰减，一定是比例系数过大的原因。
3：积分调节的现象
积分过大也会产生振荡失调，因为积分是误差的累积。
总结：系统有衰减振荡，有可能是D（微分过小）或者的I（积分过大）。
系统有振荡越来越大，直到系统不受控制，有可能是P值过大。
在系统默认的PID参数上做调节，逐步修改参数，看试飞效果。
可以适当让微分过冲，增加响应的快速性。
注意！！！ 一切PID参数的调试都是基于电调行程校准通过，桨和电机，电调匹配的基础之上。如果飞机飞起来就侧翻（没校准好传感器和电调），或者已解锁就起飞（桨和电机不匹配）。这类飞机都飞不起来的问题，调试PID参数是没有意义的，切记！ 调试PID参数是基于飞机飞行的有点不稳，但是基本可以飞行的基础之上！
这部分的参考网站
http://www.stmcu.org/module/forum/thread-601133-1-1.html
