PID算法控制平衡小车直立_平衡车控制算法

1.平衡小车直立控制：

如果我们要控制一根木棍在手上直立，需要两个步骤
->托着木棒的手可以移动
->眼睛能看到木棒的倾斜角度和倾斜趋势（角速度） 

类比到平衡小车中，同理想让小车保持平衡，同样需要一个负反馈机制，让小车角度回正，理想情况下，我们只需要控制电机的加速度和小车的倾角成正比就可保持平衡。

(1)一般小车只需沿着轮胎方向前后移动保持平衡即可，我们把小车偏离平衡位置的角度作为偏差。

(2)实际上小车到达平衡位置后，并没有我们设想的那样保持静止，而是因为钢体转动惯性，小车会往另一个地方倒去.

(3)所以我们不仅需要在电机上施加和倾角成正比的回复力，还需要增加和角速度成正比的阻尼力。

(4)设置小车的机械中值，从下往上摆动小车，看到小车在机械0度倒下，设置小车的机械中值为0度.

(5)先确定小车的KP值：因为小车的PWM设置为7200为100%，如果PWM为720时角度在+-10度的时候会满转，所以我们PWM应该在0~720之间

(6)这时我们先在0~720之间挑选一个数，确定一个数200后，取-负数，发现会加速小车的倒下，说明极性相反了，我们应该取正数。

(7)当我们取值为正 200的时候，小车会自动回缓到平衡位置，但是反应速度太慢了，这时候我们可以试着加大KP值。

(8)当我们增大大 350时，反应速度有一定的提升，可以在平衡位置保持1,2秒，但是觉得反应慢，可以试着继续增大KP值。

(9)当我们增大到500得到时候，反应速度有明显的增加，但是小车在平衡位置会低频的抖动，这时我们可以试着加入KD值来抑制抖动。

(10)确定小车的KD值和极性：因为小车的PWM设置为7200为100%，我们估算KD值并不会很大。

(11)我们让KP值为0，先取一个-负数，-0.5，发现会加速小车的倒下，说明极性相反了，我们应该取正数。

(12)我们让之前的KP值加进来 ，KP值是500，KD值是0.5 . 这时我们平衡车的抖动消失了，当小车不再抖动的时候，一般PID参数是越大越好的，我们试着增加KD值，PID参数越大系统的响应就会越快。

(13)这时我们把KP值还是设置成500，KD值增大到1，看到情况比之前好，但是 还不是很理想，我们试着把 KD值改为1.5.

(14)当KP值为500，KD值为1.5时我们看到情况还是很理想的。