什么是串級PID? 什么是串級PID？顧名思義就是兩個串起來的PID，下面是一個雙閉環的例子，外環是位置環，內環是速度環，最終的執行器是電機，電機輸出產生了速度和位置；具體框圖如下圖所示； 當然執行器也可以是四軸飛行器，整體過程如下： 我們在外環給定相應的位置高度，外環PID的輸出就是內環PID的期望值； 內環PID的輸出將產生相應的油門大小，最終飛行器會產生上升的速度； 內環反饋值為速度，控制相應的速度達到外環所需的速度期望值； 最終外環達到期望的位置； 可能這里比較抽象，好吧，下面繼續細化一下硬件的細節； PID的算法控制其實是一種無系統模型的控制，可以根據參數經驗經驗去調試系統； 但是實際的物理對象的模型其實早就確定好了，PID的輸入量和輸出量的物理意義也會因為實際的被控對象而改變； 換句話說，PID的輸入基本上和系統的反饋量相關，而實際的反饋量是什么，從一開始就因為系統而確定下來了； 內環和外環 如果外環是因，那內環就是果。萬物皆有因果。 比如伺服控制器的三環： 位置環 速度環 電流環 外環的變化會直接導致內環的變化，而內環是直接導致執行器變化的關鍵，如果這里依然使用飛行器作為例子，對于整個四軸飛行系統而言； 我們通過控制電機的電流，從而決定電機的輸出扭矩； 扭矩和負載一起決定電機轉速； 螺旋槳快速旋轉從而產生了飛行器的升力，于是也決定了上升的速度； 最終也導致了飛行器的位置變化； 這是整個的控制過程。 如果只用單環的PID去控制系統，可以在給定系統期望的情況下達到所需要的位置嗎？ 答案是可以。 那這樣串級PID還有什么意義嗎？ 答案是有。 我們試想一下，如果單純使用單環PID去控制系統。 那我們看一下單環的PID系統框圖； 我們設定了一個高度，并且希望飛行器達到預期位置高度，那么這時候系統的反饋值只有位置量； 那么飛行器是以什么樣的速度去飛行？以什么樣的加速度去啟動？我們就無法去有效地控制飛行器的速度，讓它去快速地到達期望的位置，具體位置曲線如下圖所示； 其實不難理解，因為一開始的高度差很大，所以PID計算輸出的值就很大，因此初始速度會非常大，隨著飛行器越來越接近期望位置，偏差越來越小，PID輸出量逐漸減小，因此速度逐漸減小。 其實很多時候，PID只是底層，稱之為內環PID，通過它可以先穩定某個系統，優化動態特性，然后在外層嵌套其他算法，當然，外面有好幾層PID的控制系統是也很常見的。也就是我們介紹的串級PID的系統，具體如下所示； 控制器的本質是出入跟輸出的函數映射關系。 其實從這個角度來看，通常PID適用于低階的線性時不變系統，在此基礎上限制到P，I，D三個系數。 整體還需要根據具體的系統，有所變化，有的系統其實只需要兩個系數（比如PD或PI），甚至有的系統只需要一個就行（比如P）。因此上面系統中，外環只需要使用P環節就足夠了，另外可以對速度曲線進行規劃。