什么是串级PID？

然执行器也可以是四轴飞行器，整体过程如下：

• 我们在外环给定相应的位置高度，外环PID的输出就是内环PID的期望值;
• 内环PID的输出将产生相应的油门大小，最终飞行器会产生上升的速度;
• 内环反馈值为速度，控制相应的速度达到外环所需的速度期望值;
• 最终外环达到期望的位置;

可能这里比较抽象，好吧，下面继续细化一下硬件的细节;

PID的算法控制其实是一种无系统模型的控制，可以根据参数经验经验去调试系统;

但是实际的物理对象的模型其实早就确定好了，PID的输入量和输出量的物理意义也会因为实际的被控对象而改变;

换句话说，PID的输入基本上和系统的反馈量相关，而实际的反馈量是什么，从一开始就因为系统而确定下来了;

内环和外环

如果外环是因，那内环就是果。万物皆有因果。

比如伺服控制器的三环：

• 位置环
• 速度环
• 电流环

外环的变化会直接导致内环的变化，而内环是直接导致执行器变化的关键，如果这里依然使用飞行器作为例子，对于整个四轴飞行系统而言;

1. 我们通过控制电机的电流，从而决定电机的输出扭矩;
2. 扭矩和负载一起决定电机转速;
3. 螺旋桨快速旋转从而产生了飞行器的升力，于是也决定了上升的速度;
4. 最终也导致了飞行器的位置变化;

这是整个的控制过程。

如果只用单环的PID去控制系统，可以在给定系统期望的情况下达到所需要的位置吗?

答案是可以。

那这样串级PID还有什么意义吗?

答案是有。

我们试想一下，如果单纯使用单环PID去控制系统。

那我们看一下单环的PID系统框图;

 

控制器的本质是出入跟输出的函数映射关系。

其实从这个角度来看，通常PID适用于低阶的线性时不变系统，在此基础上限制到P，I，D三个系数。

整体还需要根据具体的系统，有所变化，有的系统其实只需要两个系数(比如PD或PI)，甚至有的系统只需要一个就行(比如P)。因此上面系统中，外环只需要使用P环节就足够了，另外可以对速度曲线进行规划。

假设这里使用了速度曲线规划，因为可以对飞行器的速度进行控制了;

所以我们期望它尽快达到最大速度，因此从最开始的阶段进行匀加速，达到最大速度后开始匀速上升，即将到达期望位置的时候，进行匀减速，最终悬停到目标位置;

那么整体的位置变化曲线如下所示;

（编辑：东莞站长网）

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