课程介绍

尽管现代控制、最优控制和智能控制等理论蓬勃发展，PID仍是当前主流的控制方法。因其结构简单、参数较少、不依赖控制对象模型等优点，目前PID占绝大部分实际应用的控制份额。但是PID三个参数的整定也是其难点。

本课程通过介绍PID的工作原理和调参原理，并搭建硬件平台，用实例为大家讲解系统的参数辨识、PID参数自整定、在线参数微调以及模糊自适应PID。

课程目的

本课程目的是为了让大家全面详细了解PID，并能够快速调节出合适的PID参数。

首先定性分析和定量推导计算PID原理及调参原理。然后搭建硬件平台，采集数据、训练获得系统参数、离线自整定PID参数、在线微调参数，感受整个流程。方便应用到其他被控对象的实际应用上。

最后介绍一种模糊自适应PID控制器，在被控对象在各种工况表现出不同响应特性时，模糊控制器可以调节合适的PID参数。

硬件平台、在线调参和硬件实现效果如下图所示。

硬件验证平台

在线调参

硬件验证效果

课程内容

课程的主要内容及思路：

课程主要内容及思路

本课程首先从一个控制水桶水位的例子出发，定性讲解PID控制原理及各控制参数的作用，然后通过分析推导一个“弹簧-阻尼-质量”系统的动力学方程，定量计算说明PID原理及各参数作用；然后搭建硬件平台，下位机为基于Arduino和L298N的电机闭环调速系统，上位机为基于ROS的电脑，上位机可以通过手柄进行PID调参和期望转速或者PWM占空比控制指令的输出。

然后，利用MATLAB强大的控制系统工具箱，利用硬件平台采集的数据进行离线的参数辨识获得传递函数模型或者状态空间模型，并通过参数自整定工具箱完成PID参数的自动设计。将离线得到的PID参数进行实际应用，在应用过程中根据控制效果进行参数的微调。

最后，由于被控对象在各种工况下响应特性不同，如低速启动阶段由于电枢有很大惯量以及摩擦阻力矩的存在，电机加速慢，而高速降到低速时由于电枢惯性，电机减速较慢。

所以需要根据系统的不同表现实时调整PID各参数，本课程介绍其中一种自适应PID——模糊自适应PID控制器，并进行离线仿真和在线实验验证。

课程目录

1. 课程主要内容介绍
2. PID原理介绍
3. 验证硬件平台介绍
4. 基于数据和MATLAB工具箱的PID参数自整定
5. 基于ROS和MATLAB的离线参数自整定与在线参数整定结合的调参方法
6. 模糊自适应PID控制器
7. 课程总结

*课程资料请在微信公众号“古月居”后台回复“仿真控制资料”获取

适用人群

本课程理论及技术通用性强，从理论到技术均有设计，适合所有对PID控制器调参有需求的群体；

本课程基于MATLAB、ROS，其中ROS C++代码均由Simulink自动生成，易于上手，十分适合初学者；

本课程硬件平台基于Arduino，容易上手实验，对初学者十分友好。

其他课程

《MATLAB+ROS开发MPC轨迹跟踪算法 • 董昊天》

《MATLAB+ROS快速开发控制算法 • 董昊天》

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