# STM32 - PID controller
## 什麼是 " PID controller " (╯✧∇✧)╯
- **PID controller** 是工業控制中，用於連續性調節的一種常用的 **控制系統**
- **PID** 是取自這個系統的三個控制項 - <font color=''>比例(proportional)</font>、<font color=''>積分(integral)</font> & <font color=''>微分(derivative)</font>
::: info
三個參數代表什麼後面會再詳細介紹！
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## 為什麼要用 "PID controller" ก็ʕ•͡ᴥ•ʔ ก้
- PID controller 可以幫助我們 **更快速、穩定** 控制我們的目標物達到我們所設定的值
- <details>
<summary>我們要怎讓直流馬達 有效的 達到轉速2.5rps？</summary>

- 最終轉速要到達2.5rps
- 要在短時間內到達
- 到達2.5rps後要維持，不要忽快忽慢
</details>

- 我們希望 PID controller 可以幫助我們達到
- 精準達到我們設定的目標值
- 盡可能越快接近目標值（響應時間短）
- 到目標值的時候要穩定維持
- <details>
<summary>如果沒有 PID 控制 會出現什麼事？</summary>

- 馬達轉速可能不在2.5rps
- 可能過了很久很久才到達2.5rps
- 到2.5rps之後還會忽快忽慢
::: info
<details>
<summary>對機器人底盤有什麼影響？</summary>

- 到不了2.5rps機器就不是照著我想的移動了！
- 如果是 兩輪差動 的底盤，左輪響應很慢、右輪稍微快一點，<font color='SkyBlue'>車子會向左偏轉！</font>
- 最後忽快忽慢的話，車子可能會像喝醉一樣S型移動！
</details>
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</details>

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## 怎們用 " PID controller " - 以直流馬達為例 (❍ᴥ❍ʋ)
### 控制系統架構
1. 我們會給定一個 **目標值 SetPoint(SP)**，這個值是我們希望馬達到達的轉速。
2. 我們會利用 Encoder 去觀察馬達真實的轉速，這個數值我們叫 **ProccessVariable(PV)**
3. 有這兩個參數後，我們便可以將其相減得到 目前狀態與設定目標 的差距，也叫 **誤差函數 e(t)**
$$
e(t) = SP-PV
$$
4. 接著我們把這個誤差函數 e(t) 交給 PID 處理，產生 **輸入函數 u(t)**
5. 不斷重複這個過程，利用觀察 **輸出與目標的差異** 不斷改變 **輸入的值**

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### "P" - Proportional 比例

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### "I" - Integral 積分

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### "D" - Derivative 微分

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## 控制程式
[Github - PID_Tune](https://github.com/Rabbit025879/PID_Tune)

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## 那這樣控制制動器一定要使用 PID controller 嗎？
- 還有很多不同控制器可以使用，依不同需求可以自己評估，但 PID 是常見的一個！
- PID 也可以有其中幾個參數不用到！
- 控制直流馬達轉速時常常只會用到 PI control，沒有用到 D control
- 有些系統也會只用 P control，去降低響應時間

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## 實做練習
### Basic
- 利用 **PI controller** 控制 直流馬達到達 **指定轉速**
- 先在 現場表達式 調整 **P** 的數值，觀察轉速變化，目標轉速為 0 時是否轉不動
- 接著調 **I** 的數值，觀察轉速變化，目標轉速為 0 時是否轉不動
- 最後調整 **P = 2.2** ＆ **I = 20.5**，觀察轉速變化跟剛剛有什麼差別，轉速為 0 時轉的動嗎？
- 再加入 D 試看看，有什麼改變嗎？

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### Advanced
- 利用 **PID controller** 控制 直流馬達到達 **指定角度**