阅读目录
1.PID介绍及原理
2.常用四轴的两种PID算法讲解(单环PID、串级PID)
3.常用PID算法的C语言实现
5.常用的四轴飞行器PID算法
PID介绍及原理
PID介绍
在工业应用中PID及其衍生算法是应用最广泛的算法之一，是当之无愧的万能算法，也是最经典的算法。
现在已经演变出很多智能的算法，如蚁群，神经网络等，感兴趣可以看一下刘金琨老师的《先进pid控制》
PID算法的一般形式：
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）：
偏差控制被控制量
偏差的控制过程;
伪代码：
串级PID
上述角度单环PID控制算法仅仅考虑了飞行器的角度信息，如果想增加飞行器的稳定性(增加阻尼)并提高它的控制品质，我们可以进一步的控制它的角速度，于是角度/角速度-串级PID控制算法应运而生。在这里，相信大多数朋友已经初步了解了角度单环PID的原理，但是依旧无法理解串级PID究竟有什么不同。其实很简单：它就是两个PID控制算法，只不过把他们串起来了(更精确的说是套起来)。那这么做有什么用？答案是，它增强了系统的抗干扰性(也就是增强稳定性)，因为有两个控制器控制飞行器，它会比单个控制器控制更多的变量，使得飞行器的适应能力更强。为了更为清晰的讲解串级PID，这里笔者依旧画出串级PID的原理框图，如图所示：
伪代码：
常用PID算法的C语言实现
位置型PID的C语言实现：
第一步：定义PID变量结构体，代码如下：
struct _pid{
}pid;
第二部：初始化变量，代码如下：
void PID_init(){
}
第三步：编写控制算法，代码如下：
float PID_realize(float speed){
}
注意：这里用了最基本的算法实现形式，没有考虑死区问题，没有设定上下限，只是对公式的一种直接的实现，后面的介绍当中还会逐渐的对此改进。
int main(){
return 0;
}
增量型PID的C语言实现：
实现过程仍然是分为定义变量、初始化变量、实现控制算法函数、算法测试四个部分，
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
struct _pid{
}pid;
void PID_init(){
}
float PID_realize(float speed){
}
int main(){
}
积分分离的PID控制算法C语言实现：
在普通PID控制中，引入积分环节的目的，主要是为了消除静差，提高控制精度。但是在启动、结束或大幅度增减设定时，短时间内系统输出有很大的偏差，会造成PID运算的积分积累，导致控制量超过执行机构可能允许的最大动作范围对应极限控制量，从而引起较大的超调，甚至是震荡，这是绝对不允许的。
if(abs(pid.err)>200)
//算法具体实现过程可参考上面的
抗积分饱和的PID控制算法C语言实现：
float PID_realize(float speed){
}
变积分的PID控制算法C语言实现：
}
常用的四轴飞行器PID算法
四轴飞行器常用PID组合：
效果：简单暴力，但是补滤波效果差，单级PID响应慢，打舵跟随效应差。
效果：卡尔曼滤波噪声偏大，滞后略微严重，单级PID难操作，打舵响应慢，跟随效应差。不过比较适合初学四轴的人，难度比四元数加串级PID版本低，易于理解。
常用PID：
此外，网上的版本多是用反正弦函数解算的，那样其实是错的，假使我要解算物体在XZ坐标轴所构成的平面的角度时朝Y轴偏移了一点，那么解算出来的值就是错的，原因自己画图想想吧。
一般情况下来讲，陀螺仪比加速度计的比值取值为0.95：0.05或0.98：0.02。当然也可以根据实际情况降低陀螺仪的比重。
单级PID整定方法参见我写的第一篇帖子！
refer：
https://blog.csdn.net/gen_ye/article/details/52534609
http://bbs.elecfans.com/jishu_1615869_1_1.html
https://blog.csdn.net/mish84/article/details/51062165
更多阅读：
位置式PID与增量式PID的区别：http://www.elecfans.com/dianzichangshi/20171124585738.html
卡尔曼滤波的原理说明，附源代码 ：http://bbs.elecfans.com/jishu_484128_1_1.html
【开源】分享一个经典的串级PID算法，附源代码 ：http://bbs.elecfans.com/jishu_486485_1_1.html
教你在单片机上套公式实现卡尔曼滤波器 ；http://bbs.elecfans.com/jishu_484132_1_1.html
四元数互补滤波(目前匿名等四轴也是用这个解算方)：http://bbs.elecfans.com/jishu_4757431_1.html