【精選好文】玩轉(zhuǎn)OpenHarmony PID：教你打造兩輪平衡車

簡介

硬件配置資源

• 兩輪平衡小車主要硬件資源：
• 主控CPU：小熊派BearPi-HM Nano（Hi3861）開發(fā)板；
• 陀螺儀：MPU6050六軸陀螺儀傳感器；
• 左右輪：帶有霍爾傳感器的直流電機；
• 小車平臺及結(jié)構(gòu)件資源可以自行在相關(guān)網(wǎng)站獲得。

原理概括

PID算法介紹

• P比例參數(shù)：該參數(shù)能夠快速讓小車達到平衡狀態(tài)，但是由于控制是滯后的，以及是慣性系統(tǒng)，容易帶來超調(diào)，即小車會出現(xiàn)前后搖擺的現(xiàn)象。所以P參數(shù)不能太大；
• I積分參數(shù)：小車由于摩擦力或者風(fēng)阻力，并且P不能太大，只靠P控制有可能達不到穩(wěn)定狀態(tài)，所以需要加入I積分參數(shù)，消除穩(wěn)態(tài)誤差；
• D微分參數(shù)：平衡小車維持的是傾斜角度要為平衡角度，由于PI參數(shù)使小車振蕩，小車會出現(xiàn)前后搖擺現(xiàn)象，加入D微分參數(shù)能夠消除小車的振蕩。

兩步搭建樣例工程

關(guān)鍵算法講解

float g_middleAngle = 1.0;//平衡角度
float g_kpBalance = -85800.0;
float g_kdBalance = -400;


static int ControlBalance(float angle, short gyro)
{
    int outpwm = 0;
    float angleBias = 0.0;
    float gyroBias = 0.0;
    float tempAngle = 0.0;
    float tempGyro = 0.0;


    tempAngle = 0 - angle;//極性控制
    tempGyro = 0 - gyro;


    angleBias = g_middleAngle - tempAngle;
    gyroBias = 0 - tempGyro;
    outpwm = (g_kpBalance / 100 * angleBias + g_kdBalance
     * gyroBias / 100);


    return outpwm;
}

float g_kpSpeed = 95800.0;
float g_kiSpeed = 200;


static int ControlSpeed(long int left, long int right)
{
    int outpwm = 0;
    int speedBias = 0;
    int speedBiasLowpass = 0;
    static int speed_i = 0;
    float a = 0.68;
    static int speedBiasLast = 0;


    speedBias = 0 - left - right;
    speedBiasLowpass = (1 - a) * speedBias
        + a * speedBiasLast;
    speedBiasLast = speedBiasLowpass;


    speed_i += speedBiasLowpass;
    speed_i = limit_data(speed_i, SPEED_H, SPEED_L);


    outpwm = (g_kpSpeed * speedBiasLowpass / 100 +
        gkiSpeed * speed_i / 100);


    return outpwm;
}

static int ControlTurn(short gyro)
{
  int outpwm;


    outpwm = g_kpTurn * gyro;
  return outpwm;
}

總結(jié)

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