平衡小车制作——PID

位置闭环控制就是根据编码器的脉冲累加测量电机的位置信息，得到控制偏差，然后通过对偏差的比例、微分、积分进行控制，使得偏差趋于零

c语言的实现

P用于提高相应速度，I用于减小静差，D用中桥于抑制震荡

速度闭环控制是根据单位时间获取的脉冲数测量电机速度信息，对目标值进行比较

理论分析

直立环使用PD控制

在调试直立环，要在定时器中断服务函数屏蔽速度换和转向环

首先估计kp的取值范围，陪我们设置7200代表占空比百分百

设定kp值为7200，那么小车在10°就会满转

确定参数的镇培含御笑原则是：kp一直增加，出现大幅度低频抖动

kd一直增加，直至出现高频抖动

确定了pd的最大数，×0.6就是需要的参数

我们对速度进行低通滤波

一般可以把ki的值设置为kp/200

kp最大值=7200/（160*50％）

mpu6050内带三轴陀螺仪和三轴加速度传感器，自带数字腔唯运动处理器dmp硬件加速引擎，非常方便实现姿态解算，降低运动处理器对 *** 作系统的负荷伍简培 集成可程序控制加速度传感器，角速度传感器，自带温度传感器，支持输出中断

INT中断输出，AD0设置地址AD0=0 地址=0X68 AD0=1 地址0X69，SCL/SDA IIC接口

1.初始化IIC

2.复位mpu6050，由电源管理寄存器0X6B控制

3.设置角速度加速度满量程范围

4.设置其他参数

5.设置系统时钟

6.使能

DEVICE_RESET=1复位

SLEEP=0正常工作模式

TEMP_DIS用于设置是否使能温度传感器，设置为0，则使能CLKSEL[2:0]用于选择系统时钟

陀螺仪配置寄存器0X1B

FS_SEL[1:0]用于设置满量程范围

加速度配置寄存器0X1C

AFS_SEL[1:0]用于设置满量程范围

FIFO使能寄存器0X23

在简咐渣单读取传感器数据，可以不用FIFO，设置为0

采样率分频寄存器0X19

采样频率=陀螺仪输出频率/（1+SMPLRT_DIV）

一般设置为采样率的一半

配置寄存器0X1A

看数字低通滤波器设置位

加速度输出寄存器0x3B-0X40

陀螺仪输出 0X43-0X48

温度传感器数据输出0X41-0X42高8位低8位，通过温度换算

欧拉角yaw航向角 roll横滚角 pitch俯仰角

dmp输出的是四元数，采用q30格式，q30是一个常量

上位机

匿名四轴上位机

重要的加点为：

A、我们小车要模型实质上单摆倒立模型，要平衡必须要有指向平衡点的回复力，平衡车同样需要，只不过这个里需要小车的电机加速来维持平衡；

B、要平衡，小车的模型与电机的转速转矩和轮子的大小有关系，要么轮子大些，要么电机转速快些，同时，姿态传感器最好放在小车的质心处；

C、具体细节而言，小车的电机运动过程分为加枝伏速过程和平衡过程，小车平衡必须在加速阶段完成；首先需要进行姿态检测，了解姿态信息，然后通过PD调接来控制电机的转速来猛裂携维持平衡；

(2)、姿态检测是很重要的一环，需要加速度计（比较滞后）和陀螺仪（零点漂移）来完成，上述参考资料里面一种融合方案，当然还有卡尔曼滤波方案，互补滤源厅波方案，三种，也许还有其他的。由于加速度计和陀螺仪各有缺点，所以需要进行数据融合，我选择的是互补滤波，也许大多数都选择这个方案，能够满足平衡要求并且消耗时间较少；匠人手记一书中，有介绍一阶滤波器的深入研究，可以参考学习下；

(3)、调试阶段，首先必须坚持的陀螺仪零点偏移，以及加速度计的零点偏角；

　其次，融合后的波形需要，观察防止过冲以及过于滞后；

　再其次，电机运行时，要测试出每个轮子的死区；

最后，在调整参数时，要先调整P参数，当感觉轮子来回摆动时，可适当增加微分D进行微调，P大电机来回摆动厉害，D过大小车会震动。

第一步完成，站起来了！！但是不能平衡。

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