平衡小车转向环分析与代码实现

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前言

本文将对平衡小车转向环控制方式进行分析并用代码实现，平衡小车基于STM32。

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以下是本篇文章的正文内容

一、平衡小车转向环的作用

转向环是建立在平衡环和速度环基础上增加的，在使用转向环之前平衡环和速度环要调试好。两个相同的直流减速电机给予同样的PWM可能会输出不一样的速度，当驱动小车直线行驶时由于两轮速度不同会导致走偏。那么转向环就是弥补两个电机的误差，让小车尽可能地走直线。
转向环控制，可以不加入积分控制，原因是存在偏航角偏移和车轮滑动等误差，数据准确性不高，消不消除静差也无所谓。所以一般采用P或者PD控制。计算好的PWM融合到电机的PWM上。
根据实际情况调整符号。

Moto1 = Balance_Pwm + Velocity_Pwm - Turn_Pwm;
Moto2 = Balance_Pwm + Velocity_Pwm + Turn_Pwm;

二、转向环P控制

1.左右编码器之差作为偏差

小车走偏时左右编码器之差就不为0，此时可以调整左右电机的PWM。此算法的缺点是车轮打滑时无法检测。

代码示例，忽略遥控部分。

int turn(int encoder_left, int encoder_right)
{
     
	int turn, bias;
	bias = encoder_left - encoder_right;
	turn = Kp * bias;
	return turn;
}

2.Z轴陀螺仪作为偏差

利用Z轴角速度或者角度的偏差调整PWM。缺点是偏航角会偏移，但能检测到车轮打滑，很容易加入遥控。以这种形式控制小车转向是比较常见的。

代码示例，忽略遥控部分。

int turn(int gyro)
{
     
	int turn, bias;
	bias = gyro - 0;
	turn = Kp * bias;
	return turn;
}

三、转向环PD控制

M法测速的编码器数值相当于电机转速，两个编码器差值作积分相当于角度，将这个角度作为偏差进行PD控制，Z轴角速度用于微分处理。理想情况下代码较科学，加入遥控时这个积分项不太友好。

代码示例，忽略遥控部分。

int turn(int encoder_left, int encoder_right, int gyro)
{
     
	static int bias;
	int Turn_Amplitude=50, turn, encoder_temp;
	
	encoder_temp = encoder_left - encoder_right;
	bias += encoder_temp; //对角速度积分
	
	//限幅
	if(bias > Turn_Amplitude)  
    	bias = Turn_Amplitude;
	if(bias < -Turn_Amplitude) 
		bias = -Turn_Amplitude;
	
	turn = Kp * bias + Kd * gyro; //===结合Z轴陀螺仪进行PD控制
	
	return turn;
}

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结语

那么以上就是本篇文章的所有内容了。
本文如果有什么不对的或者需要改进的地方欢迎指出。