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    入住头条有1年多了，***次发文。我是一只在无人机领域的嵌入式工程狮，看了头条上很多的对PID解说的专业文章，几乎都是从控制上切入的，这里我从不同的角度来分析PID。先说结论：PID的本质是跟随器，用于**给定信号。很多朋友在这里又会发问了，PID不是控制器吗？在某**百科上面的解释就是：比例（P）积分（I）微分（D）控制，简称PID控制。这是没错的，PID算法从100年前开始出现，就开始***的用于工业控制，PID的起源就是用于做控制器。看起来PID和控制是分不开的，实则不然。从PID的公式也可以看出，e是目标量和输出量的偏差，当误差e趋近0时，输出u将收敛到一个固定值。**终PID实现的效果就是将目标量和输出量两者的偏差归零，当目标量变化时，输出量也会跟随着目标量变化，也就是说输出量通过PID来跟随目标量。下面我从两个例子来说明PID分别作为控制器使用和信号跟随器的使用。PID作为控制器——水箱液位控制这里水箱的液位我们假设没有延迟，设计一个PID控制器来控制液位，误差e为目标液位和输出量为液位之差。u为执行器输出，这里是阀门开度，大于0为注水，小于0为放水。具体代码不在此赘述。刚开始的时候，把液位设置到5米，2秒后实际液位基本到达5米。湖南正规mems芯片欢迎来电

  航向陀螺仪（directiONalgyroscope）就是利用陀螺特性测量飞机航向的飞行仪表，测量飞机转弯时航向角的变化。由于陀螺自转轴不能自动**经线，因此测量航向需要对自转轴进行校正，并使其稳定在经线方向上，航向指标指示的角就是航向角。   航向陀螺仪的组成   航向陀螺仪主要有陀螺电机、万向支架、随动托架系统、水平修正装置、信号输出装置、输电装置、减震装置、电连接器、外壳等组成。   航向陀螺仪的类型   1、直读式航向陀螺仪，又称陀螺半罗盘。   2、远读式航向陀螺仪，输出飞机航向角变化的信息，供指示器指示或作为陀螺磁罗盘和航向系统的一个主要部件。   航向陀螺仪的功能   1、航向陀螺仪用于陀螺磁罗盘时，用来稳定来自磁航向传感器的磁航向信号。   2、用于陀螺半罗盘时，本身就是**的航向传感器，处处陀螺航向信号。   3、输出有效地信号。   航向陀螺仪的特点   1、具有良好的稳定性。   2、就有较高灵敏度。甘肃口碑好mems芯片性价比高

    。MicroelectromechanicalSystems，这个让老美念起来都绕口的词，中文叫做“微机械机电系统”。MEMS的飞速发展，是因为传统机电工艺制成的驱动器和传感器，在体积、价格、产能上无法适应电子消费、工业界、科学研究乃至**的需求。上世纪80年代末，随着集成电路工业的迅速发展，把驱动器和传感器和集成电路芯片集成在一起，就成为了科技发展的必然趋势，这也就促成了MEMS的诞生。【使用MEMS技术的好处】列举几个**重要的：原材料价格低廉，产量充足。大部分集成电路和MEMS的原材料是硅（Si），这个神奇的VI族元素可以从二氧化硅中大量提取出来。而二氧化硅是什么？说的通俗一点，就是沙子。沙子君在经历了一系列复杂的加工过程之后，就变成了单晶硅，长这个样子：这个长长的大柱子，直径可以是1inch（cm）到12inch（30cm），被切成一层层500微米厚的硅片（英文：wafer，和威化饼同词），长这个样子：批量生产-产能高，良品率高MEMS驱动器和传感器大部分都含有微机械机构。试想一下，我们要检测一个一微米长的弹簧移动了一纳米（微米尺度的悬臂梁在纳米尺度的范围内移动），这种加工精度在传统机械加工工艺上面是难以实现的。正因为有了MEMS技术。

    MPU-60X0运动处理单元是世界上***个集成了9轴传感器融合的运动处理解决方案，它使用其现场验证和专有的MOTIONFusion引擎，用于手机和平板应用、游戏控制器、运动指针遥控器和其他消费设备。MPU-60X0具有嵌入式三轴MEMS陀螺仪、三轴MEMS加速度计和数字运动处理器（DMP）硬件加速器引擎，其具有与第三方数字传感器（如磁强计）接口的辅助I2C端口。当连接到一个3轴磁力仪，MPU-60X0提供一个完整的9轴MOTIONFION输出到其主要的I2C或SPI端口（SPI*在MPU-6000上可用）。MPU-60X0将加速度和旋转运动以及航向信息结合到一个单独的应用数据流中。与离散陀螺仪和加速度计解决方案相比，这种Motiocessing™技术集成提供了更小的占地面积和固有的成本优势。MPU-60X0也被设计成与多个非惯性数字传感器（例如压力传感器）连接在其辅助设备上。I2C端口。MPU-60X0是第二代运动处理器，与MPU-30X0系列兼容。MPU-60X0具有三个16位模数转换器（ADC），用于将陀螺仪输出数字化，以及三个16位ADC，用于将加速度计输出数字化。对于快速和慢速运动的精确**，零件具有用户可编程陀螺仪满刻度范围为±250°、±500°、±1000°/sec和±2000°/sec。

    在50s的时候，把目标液位设置为2米，液位下降，2秒后稳定到2米。说明PID完成了它原始的使命——作为控制器使用。PID作为信号跟随器——倾角传感器的设计这里倾角传感器的设计就不涉及到任何控制了。我们的目标是测量角度，硬件选用加速度计和陀螺仪构成。为了方便，我们只测量单轴角度，这里用2轴微电子加速度计和1轴微电子陀螺仪。陀螺仪的输出量是角速度，角速度积分就是角度，这不是用陀螺仪就能解决了吗？为什么还要加速度计呢？是因为陀螺仪输出的角速度包含有各种噪声，积分得到的角度会随着时间误差越来越大。具体的可以看下面的图像分析。上面左图是以1度/秒的角速度运动10秒，右图在角速度1度/秒的基础上加了±，可以发现在10秒后角度值为106度（图可能看不清），这是因为角度值的获取是通过角速度积分得到的，存在累计误差。而加速度计具备良好的稳定性，测量的偏移也很小，**重要的是它测量的角度没有累计误差。θ是加速度计测量的倾角。定义当测量角为0时，az沿着重力方向竖直向下，和重力加速度的关系是az=g*cos(θ)，ax垂直于az，和重力加速度的关系是az=g*sin(θ)。这就是加速度计测量倾角的原理。那既然加速度计没有累计误差，测量比陀螺仪更好。安徽厂家mems芯片值得信赖

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    用加速度计就够了嘛，为什么一定要用陀螺仪呢？因为加速度计测量的物理量是比力，而非加速度，加速度是通过比力计算得到的。加速度计不能分辨出是地球引力还是运动外力。所以在被测量物体运动的时候将无法得到准确的倾角。这个时候陀螺仪就起作用了，因为陀螺仪对运动加速度不敏感。陀螺仪短时间内计算的角度很准确，但时间长了会产生累计误差，加速度计长时间内的稳定弥补了陀螺仪的短缺。加速度计在运动的情况下测量有误差，陀螺仪对运动不敏感。所以可以用两者的互补关系，来设计一个倾角传感器。那这里面怎么用到PID的性质呢？我们把加速度求得的角度θ作为目标量，我们把陀螺仪积分角度θgyro作为输出量。让陀螺仪角度跟随着加速度角度。设计PI跟随器，调节参数，让陀螺仪积分角度θgyro慢慢跟随加速度计算的角度θ。下图是计算周期为50ms时，kp=，ki=。角速度噪声±。加速度受到运动的影响，角度噪声为±2度。在0秒时以角速度10度/秒运动2秒，在2秒时角速度以-10度/秒运动4秒。下面是6s到10s的放大图。真实角度（蓝色）为-21度，陀螺仪积分角度（紫色）漂移了2度左右，加速度计计算角度（绿）噪声为±2度，组合角度（红。湖南正规mems芯片欢迎来电

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