求卓晴老师以及各位牛人解答：直立车平衡点出现抖动或自激现象

wuzexiao

直立车在平衡点附近并不能停在一点或者说是摆动的范围还是超过了3cm，并且在此过程中加大死区电压可以改善这个效果，但是此时会出现自激现象，小车在平衡点抖动保持轮子不产生位移，这对于小车的稳定性是不利的。对于小车出现这种情况的猜想：1、小车的机械结构中齿轮的咬合不好（不知是否所有的车模都是这样），存在着一定的回程差，所以小车处于动态平衡时无论是角度从正变为负或者负变为正时，小车总存在着一段“间隙”得不到及时的控制；2、电机本身的问题，电机由于要克服小车静态摩擦力，所以其实际控制中存在着死区（受电池的影响），从卓晴老师调试的视频可以看出，老师最后的调试结果中小车在平衡点附近还是有微小抖动以及位移；3、控制周期的问题（本人认为这个不是主要问题），我试过将控制周期改为1ms，当时小车仍然存在这样的问题。对于小车的这种情况虽然在实际的竞速比赛中是无意义的，但是对于研究小车系统是非常有意义的，从目前国产以及很多牛人制作的两轮车中，我们可以看到这种情况是普遍存在的，而美国SEGWAY的小车却不存在这个问题，所以希望有牛人出来解答这个问题。如果这种情况不是由于机械以及硬件的原因，那么这对于深入研究平衡车有重大的意义。

wuzexiao

qurrer 发表于 2013-3-4 16:47
硬件不够好，软件也需要优化吧

纳尼，一字千金。具体点，通俗点。

wuzexiao

墨路相逢 发表于 2013-3-4 21:53
同意上面几个的观点，只要差不多就行了，纠结太久反而耽误时间！

本人是上届参加飞思卡尔比赛的。现在是在研究不同算法对于小车控制的问题。采用常规的极点配置以及LQR等线性系统控制的方法对于小车都可以实现平衡，并且在速度控制方面也有很棒的控制效果，但是美中不足的是线性的算法目前为止我还无法在静止直立方面调整得非常理想。所以抛出这样的问题是想让大家一起思考一下，到底是我们小车的硬件问题还是我们在控制方面存在着一些问题。作为自动化的学生，以后如果从事控制类的工作，独立思考，打破头颅想问题的意志是少不了。

wuzexiao

qurrer 发表于 2013-3-4 18:14
车子偏离中心点角度很小时给电机小一点占空比，当车子偏离中心点角度比较大时再用大的占空比。

确实是这样，模糊控制可以较好的解决这个问题。理论上应该是这样控制小车的，可惜的是我在我们的小车上调不到那种效果。请大神上传视频，看看你最后的调试结果。

wuzexiao

jingandlin 发表于 2013-3-5 10:09
只要站起来比较的稳，直接下一步吧

好吧，你们都是参加比赛的！现在车子跑起来了没？

wuzexiao

破轮 发表于 2013-3-5 13:32
我为这个稳定性都伤了两个月的脑了，那些问题都想过。不过已经有人弄出很稳定的车了，说明那些已经不是问题 ...

确实可以弄出很稳定的车。只要在电机的最大输出扭矩范围内能够调整过来的外部扰动，如果参数调得好，车子都可以很快稳定下来。不过这种稳定在平衡点的效果还是同样的。

wuzexiao

mingongB 发表于 2013-3-5 16:05
感觉主要是齿轮间隙那边的问题吧，还有就是角度计算不够准确，小范围滞后，导致直立参数不敢加到更大

角度计算准确度的计算可以通过编码器来测试。我现在使用的传感器不是飞思卡尔指定的陀螺仪以及加速度计，现在使用的传感器比这个好很多，而且其准确度我也通过编码器（2048线的）测试过了，可以说非常接近真实值了。所以我一直怀疑是齿轮的原因。卓晴老师真的潜水了。

wuzexiao

qurrer 发表于 2013-3-5 16:48
我的还在调啊，学长的车子已经调的很好了，不过人家已经去上班实习了

呵呵，我上班搞得就是控制，所以过来看看做智能车的孩子们。

wuzexiao

为丞而琳 发表于 2013-3-6 00:38
好想知道答案啊，我的车怎么都会抖啊，卡卡卡的

如果单纯要求小车在平衡点的稳定性，那么直立的参数应该小一点，不过当车子跑起来的时候，抖动问题基本不存在，所以对于你们参加比赛的，主要考虑的应该是小车的加减速性能，小车硬一点调节时间就小一点。

wuzexiao

hmit 发表于 2013-3-6 10:46
要是对角度控制加上积分呢？

车可以在没有速度闭环的情况下站立，不过抖动很大，让你受不了，所以建议不要加上去。由于姿态检测的信号可能存在噪声，积分会产生误差累积，所以才选用PD控制，然后通过速度闭环来使得小车静止直立。