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1、,Arduino 智能平衡小车 原理及调试篇,烧录工具：Arduino 官方IDE,PID调试 平衡小车主程序,使用Arduino IDE 对程序进行编译,陀螺仪,p,D,M1,M2,脉冲,P,I,+,+,角度,角速度,+,+,速度给定,+,路程,速度,+,+,旋转角度 D,旋转初始车速 P,1.角度 PID2.速度 PID,角度控制需要调节的平衡参数：P（比例参数） D（微分参数）速度控制需要调节的平衡参数：P（比例参数） I（积分参数）,K1 P:回复力系数 克服外力 使小车保持直立过大会导致小车在直立点摆动K2 D:阻尼力系数 克服抖动所以我们可以先P 后D的方式调整 而P D设定值是根
2、据小车本身实际情况而定。,平衡小车原理：如倒立摆,PID调试,角度PID 先做比例P值调节,在没有回复力和阻尼力介入之前，既P值为0，看小车在重力作用下，运动状态是怎么样,PID调试,角度PID 先做比例P值调节,P值从小到大 先从P=2开始，看小车的直立效果如何,PID调试,角度PID 先做比例P值调节,P值从小到大 设P=4，看小车的直立效果是否改善,PID调试,角度PID 先做比例P值调节,P值 设P=16,PID调试,角度PID 先做比例P值调节,P值 设P=30,PID调试,角度PID 先做比例P值调节,P值 设P=50 过调的现象是怎么样的,PID调试,最后选取P=30,角度PD调
3、节,通过P值，小车已经能直立，但是还是会在摆动和移动，接下来消除这种摆动，移动，要增加微分参数 既阻尼力。,PID调试,角度PID 微分D值调节 消抖,D值 设D=0. 05,PID调试,角度PID 微分D值调节 消抖,D值 设0.1,PID调试,角度PID 微分D值调节 消抖,D值 设D=0.2,PID调试,角度PID 微分D值调节 消抖,D值 设D=0.4,PID调试,角度PID 微分D值调节 消抖,D值 设D=0.55,PID调试,角度PID 先做比例D值调节,D值 设D=0.9 过调的现象是怎么样的,最终选定： P=30 D=0.56,角度PD控制参数,经过过调再往最佳值调整以后，得到
4、了一个回调曲线,参数回调曲线，最终在A点处找到最合适值 而在回调曲线的“勺子”内部，多组参数都可以使小车保持平衡,总结得出：P是调节小车克服外力而直立的参数，在过大的情况下，小车会产生震荡,D是克服小车在P值的作用下产生的震动，达到消除震荡作用，过大也会产生抖动,但是为什么不能在一个点上静止不动,在调节角度PD后，小车直立已达到了预期效果，但是在外力推动小车的时候，小车会一直往前走。这是因为角度控制只完成小车直立，在陀螺仪初始值不为零，零点漂移或者在外力作用产生初速度不为零的情况下，导致小车会向某个方向倾斜运动，所以为了控制小车能够定点平衡，我们增加光电测速编码器，通过小车速度和位移量的负反馈
5、，让小车在定点平衡。使用的是比例积分 PI 调节方式。,1.角度 PID2.速度 PID,角度控制需要调节的平衡参数：P（比例参数） D（微分参数）速度控制需要调节的平衡参数：P（比例参数） I（积分参数）,I积分调节,通过对小车速度进行积分，增加 I 积分参数，小车会最终在设定零点上快速静止。过大会导致小车在静止点来回摆动,PID调试,速度PID 积分参数I值调节,I值 设I=0.002,PID调试,速度PID 积分参数I值调节,I值 设I=0.004,PID调试,速度PID 积分参数I值调节,I值 设I=0.010,PID调试,速度PID 积分参数I值调节,I值 设I=0.036,PID调
6、试,速度PID 积分参数I值调节,I值 设I=0.07,PID调试,速度PID 积分参数I值调节,过调值以后，I值 设I=0.10看看小车会有什么运动状态,通过速度的积分控制，可以加快抵消小车倾斜的速度，过大以后会影响小车在一个点上静止而来回摆动。下面我们就可以通过P比例调节消除这种来回摆动。,PID调试,速度PID 比例参数P值调节,P值 设P=0.5,PID调试,速度PID 比例参数P值调节,P值 设P=1,PID调试,速度PID 比例参数P值调节,P值 设P=3.5,PID调试,速度PID 比例参数P值调节,过调P值 设P=6 小车会有什么运动情况,最终选定： P=3.12 I=0.068,速度PI控制参数,经过过调再往最佳值调整以后，得到了一个回调曲线,速度参数调节曲线,经过了对小车平衡参数的整定后，小车能够在一个静态的位置，这样就完成了我们对小车静态参数的设定。,最终选定： P=3.12 I=0.068,速度PI控制参数,最终选定： P=30 D=0.56,角度PD控制参数,谢谢观看,
