一直在做摄像头，今天我调了调自平衡。

yukunlinykl · 发表于 2012-3-21 23:12:16

师弟纠结了很久，实在看不下去了，就调了调自平衡，跟大家分享一下经验。

去年年底，我用L3G4200D （只用了一个陀螺仪）实现了站立，任意长时间不倒。但是会缓慢地在地面到处乱跑。

昨天用规定的ENC-03试了试，确实不咋地，不知道是传感器本身的问题还是外围电路的问题，反冲非常严重。

以至于用去年的程序思想完全不行。

考虑过自己做传感器外围电路，可是时间来不及，就快要校内赛了。

于是硬着头皮上。

过程有些曲折，就不详述了，直接说结果吧。

平衡算法共分三层闭环，最内层是角度环，中间加速度环（加速度的积分），外层路程环。

该三个量各自对应一个系数P1 P2 P3，其微分（角速度，加速度，轮子转速）各自对应一个系数D1 D2 D3

电机占空比为上述六项之和。

参数调节顺序是： P1 D1 P2 D2 P3 D3 即从内到外从P到D迭代调节，具体来讲大概是：
P1 D1 P1 D1
P2 D2 P2 D2
P1 D1 P1 D1
P3 D3 P3 D3
P2 D2 P2 D2
P1 D1 P1 D1
P2 D2 P2 D2
P3 D3 P3 D3
的顺序

三层闭环的含义是：
角度由角速度积分而得，故会有累积误差，具体表现在为：小车在晃动中朝向一边跑，越跑越歪，最终倒下。
此误差用加速度的积分值修正，因为小车一直歪向一边，则加速度的积分值越来越大，该项则可与角度的累积误差抵消。
加速度的积分也有累积误差，具体表现在为：小车向一个方向跑（没有歪），越跑越快，最优因为电机速度达到上限而倒下。
此误差用路程修正，因为小车朝向一个方向跑，则路程越来越大，该项则可与加速度的误差抵消。

由以上含义也可以看出六个系数的调试顺序。

其实根据我去年的经验，如果角速度足够精确，加速度根本不需要，两层环足够了，只是ENC-03确实令人无语。

按照这个方法，一两天之内应该能立起来。

现在已经立得还可以了，还不是太稳，交给师弟调参数去了。

祝大家好运。

若有不同意见或更好的思路，敬请大家交流。

P.S. 我没有看过清华的方案，所以不知道跟他们是不是有些重复，如果一样，就当我什么也没说吧。

yukunlinykl · 发表于 2012-3-21 23:17:02

对了，关于卡尔曼滤波，呃，怎么说呢，我感觉没用，我一点滤波都没用。
如果非要用，我倒更倾向平均滤波，程序简单，含义明确。
感觉卡尔曼滤波是理论意义非常好的。
我对返回上位机的数据尝试过滤波，用软件做过图，结果是：
取适当参数时，卡尔曼滤波和平均滤波的曲线几乎完全重合。
毕竟低通滤波器都是将测量值往真值附近靠拢。
统计意义上是近似的。