飞思卡尔直立车经验总结

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1、飞思卡尔直立车经验总结1.车模运动任务分解：车模平衡、车模速度、车模方向。其中，车模的平衡是通过电机的正反向运动实现的；车模的速度是通过控制电机的转速（实质是通过输出不同占空比的PWM波来实现的）；车模的方向控制则是通过电机的转动差速来实现的。其中,车模的直立控制是关键，车模的速度控制在小车上表现为调节自身车模倾角达到以给定速度运行的目的。归根结底，车模的三种控制最终都要回归到通过调节PWM波分别控制两个电机的转速来实现。2.陀螺仪和加速度计的安装问题：两传感器最好安装在车模中心或偏下位置，稍微偏上或偏一I则也可以，偏一«的话会

2、使方向陀螺仪在左右转向时输出有差异，造成不对称的输出，对于车模的方向调节会有一定的影响。另外需要注意：陀螺仪输出的模拟电压值很小，一般需要放大10倍左右，而加速度计的输出相对陀螺仪而言较大，并且也符合AD转换的模拟电压的范围，无需再放大。由于购买的陀螺仪和加速度计模块都是厂家集成处理好的，外接的放大电路已经连接好了，故只需买现成的模块使用就行了，无需再自个搭建陀螺仪的外接放大电路了。3.陀螺仪和加速度计的功能:陀螺仪是用来测量车模的角加速度的其输出是与车模前倾或后仰的角速度成正比的模拟电压值。加速度计是用来测量车模倾角的，其输出

3、是与车模倾斜角度成正比的模拟电压值。注意，两个传感器的输出的模拟电压值都是正值,如果使用12位的AD转换精度，那么它们输出的电压值都在4.0〜4095之间，且都是整数。辛模的三种控制之间的关系：由于车模的直立控制是关键，因此在控制其他两个量时，应尽量减少对车模直立控制的干扰。三种控制最终都是通过控制车模的两个电机来实现，故它们之间存在着一定的联系。在分析一种控制时，可以先假设另外两种控制都以达到平衡。从控制的角度看，车模作为一个控制对象，其控制输入量是两个电机的转动速度。5.传感器极性问题：传感器安装在车模的前面或后面（在同一面

4、正着按或反着按）时车模前倾或后仰对应的模拟电压值可能会相反这就是传感器的极性问题。tt：如在车模的转向控制中使用的车模转向陀螺仪的Z轴朝上与朝下，对应的车模转向角速度的极性恰相反，从而影响车模方向控制微分控制量与比例控制量之间的加减关系。测量车模倾角的陀螺仪应该水平安装（必须注意），而测量车模转向的陀螺仪则应该竖直安装。车模在转弯时既有平动又有转动，如果陀螺仪安装的不水平，就会在Z轴方向存在一个分量，该分量可能正也可能负，从而使车模控制仿佛感觉是在上下坡，引起车模的加减速运动。6.电机控制的注意事项：对电机的控制要有一个过渡阶段

5、，不能一下子使其电压从正变为负，否则输出电流变化太大对电机不利。另夕卜也要注意电机的死区电压（在0的正负附近区域内）。电机控制中的PWM波的占空比值总是正的，最小为0.5.软件部分说明：由于牵涉到车模的直立控制，算法的实现对时间要求较为苛刻，可用定时中断实现相应的控制，但应注意每一步的用时都不应超过定时周期的最小划分时间（如果是lms定时就不能超过lms）。为了达到平滑控制的目的，可以将速度控制划分在20*5的控制周期内来实现。算法的优化有时候也很重要,注意编程时的灵活性，6.传感器采集信息的处理：模拟量的采集的处理方法是多次采

6、集求均值作为最终有效值，有时还要舍去前面刚上电时的几个坏值。对采集回来的模拟电压值要做单位的统一，故需要经过一定的系数的乘除的转换才行。7.直立控制中涉及到的几个待定参数：车模的角度补偿时间常数Tz（Tg）、陀螺仪比例系数Rgyro、加速度计比例系数Rz、直立陀螺仪的零偏值GyroZeroOffset_stand、方向陀螺仪的零偏值GyroZeroOffset_direction、加速度计的零偏值AccZeroOffset、加速度计的最大值ACC_MAX、最小值ACC_MIN、角度PID参数的P值和D值、速度PID参数的P值和I

7、值、方向PID参数的P值和D值以及电机的死区电压（也可以不管）等。建议以上各参数尽量都使用动态测量值，比如零偏值可以采用在当前环境所带来的影响。5.角度补偿时间常数Tz的整定：该参数决定了抑制陀螺仪积分漂移的能力，也决定了车模速度控制中角度跟踪的速度，同时决定到角度和速度的控制，其中对角度的影响较为显著。一般耳在1~4之间的某个数值（可以是小数），最好取得稍微大一点増加该补偿时间常数；如果陀螺仪零点漂移大，那么可以逐步减小这个补偿时间常数。在减小时间补偿常数时，会发现车模会出现来回摆动的现象。这个现象和车模角度控制时，比例值过大

8、时产生的车模摆动现象一致。故此时可以适当増加角度控制参数中微分参数D来抑制车模摆动的现象。其他参数的整定见官方方案及丰臟6.程序中变量的管理：全局变量的定义形式为og_fGyroscopeAngleSpeed（陀螺仪角速度变量），打头的g表示global,全局的