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标题: 飞思卡尔单轴两轮平衡车制作经验交流，附资料，实时更新 [打印本页]

作者: 心_如止水 时间: 2012-4-3 14:02
标题: 飞思卡尔单轴两轮平衡车制作经验交流，附资料，实时更新
本帖最后由心_如止水于 2012-4-3 14:08 编辑

                     辛苦了大概两个多月，之前一直都调不好。中间也遇到了很多的问题，但当问题解决后每次都是重大的突破。现在就介绍一下，制作过程中遇到的问题。
                     1、关于加速度计的转换系数
                     要制作自平衡车，角度和角速度的计算就很重要。关于加速度计和陀螺仪的使用就不多说了，他们一个用来测加速度计，一个用来测角速度。
                     把从加速度计读出来的数据转换成角度，要乘以一个比例系数。在转换成角度角度的过程中，可以完全不用三角函数（因为车的倾角其实不会超过正负10度，后面会提到），直接把（最大值-最小值）/90（/2如果有正负的话）作为比例系数就可以了（这样可以和真实角度比较）。其实理论上这个比例系数是什么都可以，因为后面陀螺仪转换系数是根据加速度计的转换比例系数跳出来的，所以加速度计的比例系数无论是什么值都没有影响。

                     2、关于陀螺仪转换系数
                     陀螺仪的转换系数需要根据滤波的波形来调（我是在飞思卡尔公布的官方方案中看到的，经实践千真万确），陀螺仪的转换系数不用去算，只需要通过看波形去调就可以了，直到不超调也不滞后就可以了，具体的可以看附件官网方案中的93页（第二版）。

                     3、关于滤波
                     角度滤波有很多方案，我所知道的是互补滤波、官网的方案和卡尔曼滤波，我的感想是什么滤波都不重要，重要的是参数要调好。

                     互补滤波：这是很简单也很实用的方法，其实和官网的方案有一点类似的地方，在网上有一个很著名的20页的PPT文件The Balance Filter，介绍的是互补滤波，相信大家看了之后都会明白的。在文件中，作者把高通滤波系数a和时间常数T（涛，不知道怎么打出来）及采样周期dt用一个公式建立了联系，而我的经验是，我们不要用这个公式去计算。高通滤波系数取0.98（不能比0.98再小了，会不平滑），采样周期根据你程序的需要是多少就多少（5ms的效果会比10ms好很多，越小越好），滤波可以通过调陀螺仪的转换系数达到很好的效果。也就是说，用互补滤波的关键调试参数是陀螺仪转换系数，把加速度计转换系数、高通滤波系数和采样周期定好之后，只需要调试陀螺仪转换系数就可以达到满意的效果了
                     PS：互补滤波的效果一定不差，我看过网上用互补滤波和单纯的P控制达到很好的效果的。

                     官网滤波方案：我总觉得官网的和互补滤波有些相似，经实验，效果也是很好的。具体的公式在参考方案里面也有。调试的关键就是陀螺仪转换系数。

                     卡尔曼滤波：一直没用过，也不会用，主要是没弄懂。我不喜欢用一知半解的东西，因为出现问题的时候排查不出来或者不知道怎么解决问题。网上也有很多卡尔曼滤波的程序，因为一直看不懂，就连试也没试。如果会用的话，效果应该是好的，但我不会用。如果有谁用兴趣的话还请多多指教，互相交流一下。

                     4、关于控制
                     当然有再好的角度和角速度控制不好的话也是站不好的。控制就用一般的PID控制，PWM=P*角度+D*角速度，这里没用积分控制，效果已经很好了。
                     在官网的方案中，还加上了死区电压，我的最大的体会就是，这个死区电压是可以不要的，而且不要更好（或者去一个小一点的值）。
                     这样的话就要把P调的很大。具体是多大呢，至少是电机满值的十分之一（五分之一甚至三分之一都是没问题的），例如电机最大输出是1的话，P取0.1、0.2、0.3都是没问题的（官网的方案好像是取的0.3），如果点击最大输出是5000的话，那么P取500、1000、1500都是可以的，（当然前提是加速度计转换系数转换出来的角度值和真实值相当，否则另当别论）。所以车模的角度应该不会超过正负十度，因为当P=0.3的时候，车模有三度多的偏差时电机就满电压输出了。我之前就是一直用一个很小的P去调，原来所有的问题就在于把P调大就可以了。
                     至于D的话，大概在P的七十分之一或八十分之一之间都是可以有很好的效果的。这个关系就和加速度转换系数没有关系了。比如官网中P=0.3则D=0.3*1/75=0.004，在我这里P=1000，则D=1000*1/75=13.3，效果都是很好的。PS：这个关系只是在车模静止平衡时的关系，行进中的关系我还没有实验过。

                     附官网车模调试录像资料
                     调试指南
                        http://v.youku.com/v_show/id_XMzUzMzE1MDI4.html
                        多车演示
                        http://v.youku.com/v_show/id_XMzUyNTQyNjM2.html
                        调试全过程
                        http://v.youku.com/v_show/id_XMzUyNTUwOTI0.html

                     5、说明
                  （1）陀螺仪的过冲是一个严重问题，高通滤波的那个电容是不可取的，要把它去掉才好。
                  （2）每一步都是关键，要真正理解原理才会知道怎么调，还有各个参数的极性要设置好。
                  （3）欢迎交流

                     下一步打算把速度控制加上，谁有好的又不是很贵的编码器可以推荐下，谢谢！

                     [attach]22014[/attach]
                     [attach]22013[/attach]

作者: youmin90s 时间: 2012-4-3 14:25
顶个

作者: canyuerudaochao 时间: 2012-4-3 14:38
控制周期短一点的话一个P就可以很好

作者: 林夕22 时间: 2012-4-3 15:21
楼主分析得很全面啊

作者: ilyht 时间: 2012-4-3 16:54

作者: sweetgum 时间: 2012-4-3 17:08
楼主分析得很不错，收获不小，能留下QQ号么，好请教大虾，现在在滤波这块问题较多

作者: 心_如止水 时间: 2012-4-3 18:03

sweetgum 发表于 2012-4-3 17:08
楼主分析得很不错，收获不小，能留下QQ号么，好请教大虾，现在在滤波这块问题较多

847191096@qq.com，也可以用邮箱讨论交流

作者: sweetgum 时间: 2012-4-3 20:37

心_如止水发表于 2012-4-3 18:03
847191096@qq.com，也可以用邮箱讨论交流

真心好贴，就是发现得太晚了，用了卡尔曼，官网的都没站起来，换了这个就站了起来，真心感谢楼主

作者: hanfei69882 时间: 2012-4-3 21:53
楼主好猛，顶了

作者: baizhu145 时间: 2012-4-3 21:57
我已经改得比较大了,开始几秒还好,后面抖动越来越大,直到倒下
求楼主大神指导啊!!我已经纠结好久了

作者: a959845298 时间: 2012-4-3 22:01
感谢

作者: a959845298 时间: 2012-4-3 22:12
很有奉献精神o、、力挺、、这样的人好少ooo/

作者: yssdsz 时间: 2012-4-3 22:23
互补。。好。。多谢LZ分享！~

{:soso_e183:}

作者: 月光疾风 时间: 2012-4-4 09:20
感谢楼主分享，强大~

作者: wuchao1235 时间: 2012-4-5 21:28
顶一个，，很不错。适合新手

作者: fshunj 时间: 2012-4-5 22:25
标记一下

作者: 流浪花 时间: 2012-4-6 08:41
厉害

作者: 5768340 时间: 2012-4-6 09:11
牛

作者: erchowyo 时间: 2012-4-6 13:56
怎样实现平衡后的转弯呢，一直没有思路，不知该怎样把直立控制和磁场方向控制联系到一起，本人没有用编码器。不知能不能实现。大家有什么好方案

作者: 元锋 时间: 2012-4-6 14:36
学习

作者: 心_如止水 时间: 2012-4-7 00:10

erchowyo 发表于 2012-4-6 13:56
怎样实现平衡后的转弯呢，一直没有思路，不知该怎样把直立控制和磁场方向控制联系到一起，本人没有用编码器 ...

应该可以的，我今晚试了一下，就按官网上方向控制的方法做，效果也不错

作者: erchowyo 时间: 2012-4-7 11:30

心_如止水发表于 2012-4-7 00:10
应该可以的，我今晚试了一下，就按官网上方向控制的方法做，效果也不错

谢了，我试试看

作者: wuruijie1990 时间: 2012-4-12 22:40
顶个。唉。纠结

作者: め★海诺依☆ 时间: 2012-4-27 11:08
LZ真强大

作者: 我の小车 时间: 2012-4-27 20:25
继续

作者: 张且且 时间: 2012-6-11 17:17
为什么在车模静止的时候，采集到的角度信号会有波动呢？？比如1995-2004之间波动，属于正常吗？

作者: 心_如止水 时间: 2012-6-11 20:21

张且且发表于 2012-6-11 17:17
为什么在车模静止的时候，采集到的角度信号会有波动呢？？比如1995-2004之间波动，属于正常吗？

是正常的，你看到的静止可能并不是真的静止，而且电路可能有外界其他的干扰，所以AD采样值有一点变化是可以的

作者: chenkai 时间: 2012-6-11 21:14
马克

作者: Smile_Sun 时间: 2012-6-13 17:07
{:soso_e179:}

作者: Smile_Sun 时间: 2012-6-13 17:07
好东西

作者: ☆帅气★_べ 时间: 2012-7-15 11:26

作者: xhuan1 时间: 2012-7-15 12:01
早看到楼主的帖，前面调的就不会那么费事了

作者: wgl0222 时间: 2012-7-28 11:41
感谢楼主分享经验。谢谢！

作者: NOLA 时间: 2012-8-30 11:07
好东西！

作者: 尘心远 时间: 2012-9-2 00:13
感谢分享你们的劳动成果

作者: liuyude 时间: 2012-12-5 09:36
讲得很好。

作者: 柒枫 时间: 2012-12-19 00:00
顶、

作者: 卢森堡 时间: 2012-12-30 17:12
ok 谢谢

作者: liuyuliuyu1216 时间: 2012-12-31 15:36
谢谢分享

作者: 一般312 时间: 2013-1-26 11:48
楼主可以推荐一下速度控制的P I之间的大小关系
直立控制的P D大小关系真好用

作者: chenyuchenyu 时间: 2013-3-28 10:45

作者: liuqifw2010 时间: 2013-3-29 11:09

作者: wkhuahuo 时间: 2013-4-2 21:20
顶你！！~

作者: 雨过枫吟 时间: 2013-8-24 01:46
楼主用什么电机啊

作者: szsgzn 时间: 2013-10-26 21:16
顶个

作者: 彼岸花开洒落 时间: 2013-10-30 19:33

作者: szsgzn 时间: 2013-11-18 08:41
没有编码器小车不知道能不能站稳。用角度控制。

作者: rascalmouse 时间: 2013-12-1 10:51

作者: 897085165 时间: 2015-4-30 20:53
像你说的那样给p，d为什么会非常震荡，

作者: xuzhicong728 时间: 2015-8-3 12:40
顶顶顶顶顶顶顶顶顶

作者: 静待烟花美 时间: 2015-8-7 09:33
和楼上的问题一样

欢迎光临智能车制作 (http://dns.znczz.com/)