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PID 调参模拟器 · 四旋翼指令飞行

四旋翼一直在飞,PID 一直在算:点击或拖拽画布下达目标点,拖动 Kp / Ki / Kd 即刻改变它的性格——超调、振荡、顶着风悬停,全都看得见。

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飞行场 · 点击或拖拽下达目标

扰动
X 轴 PID 输出 (m/s²)
Y 轴 PID 输出 (m/s²)

平面飞行 = 两个独立 PID 各管一轴,共用同一组增益。曲线是各轴输出加速度的 P / I / D 分解,不是误差本身——误差为 0 时三条线都归零,增益不变输出也在变。

控制器参数(拖动即时生效)

Kp 比例3.00

响应快慢与刚度:大 → 冲得猛、易超调;小 → 软绵绵。

Ki 积分0.30

消除稳态误差:顶着恒风悬停全靠它;太大 → 缓慢振荡。

Kd 微分2.40

阻尼:抑制超调;太大 → 像喝醉一样高频抖动。

预设

机体(可改)

质量 m (kg) · 越大越抗风1.00 kg
空气阻尼 c (1/s)0.60
最大加速度 (m/s²)6.0

实时指标

当前误差
0.00 m
本次峰值误差
0.00 m
稳定时间 (5cm 内)
—
输出饱和占比 (5s)
0%

PID 各项在干什么?

P — P(比例)——盯着「现在差多少」:误差大就使劲推,误差为零就撒手。副作用:需要误差才有输出,所以顶着恒风会停在一个差一点点的位置。

I — I(积分)——记住「过去欠了多少」:把历史误差累加起来慢慢补,最终把稳态误差清零(试试顶着恒风把 Ki 从 0 拉起来)。副作用:会累积过头(积分饱和),引起超调。

D — D(微分)——预判「正在冲多快」:接近目标时提前刹车,天然的阻尼感。副作用:放大噪声,太大会高频抖动。本工具的 D 项作用于测量值,拖动目标不会产生微分冲击。

怎么玩出教科书曲线?

  • 冒进振荡:Kp 拉大、Kd 归零,点一个远处目标——超调和来回振铃一目了然。
  • 稳态误差:开「恒风」、Ki 归零,无人机停在差风一截的地方;把 Ki 加起来看它慢慢顶到位。
  • 积分饱和:目标设在很远角落让输出长期饱和,同时 Ki 拉大,到位后必然过冲——这就是工业上要 anti-windup 的原因。
  • 阻尼手感:固定 Kp,从 0 慢慢加 Kd,看振荡一步步被压成一次到位。

机器人里哪里在用 PID?

  • 关节伺服:机械臂每个关节一个 PID 电流/位置环,几十年来工业机器人的标配。
  • 平衡控制:两轮车/双足的直立环就是一个 PID,D 项提供「阻尼感」。
  • 飞行器姿态与位置:无人机的串级 PID——位置环给速度目标,速度环给加速度,最外层就是你正在玩的这一层。
  • RL 之上:强化学习策略输出目标,底层仍由高频 PID 伺服跟踪——现代机器人「大脑 RL、小脑 PID」。