『文章』平衡小车PID，就该这么调 |算法|设计|

上一篇文章：看完这篇文章，还不会做平衡小车，你来打我。描述了平衡小车的制作过程，也开源了一部分设计资料。在上篇文章留言中，有朋友说：

本文插图
安排，必须安排！
1、PID 关于 PID 的概念，网上相关的帖子太多，在此不再赘述。之前也有过几篇关于 PID 的文章：再论 PID ， PID 其实很简单。。。 PID 算法搞不懂？看这篇文章就够了。
这次我们聊下关于平衡小车中的 PID ，在平衡小车的 PID 中，分为三种 PID ，分别是直立环、速度环、转向环。任何一个 PID 最终计算出来的都是电机 PWM ，都是需要赋值给电机的。环环嵌套，得出电机的最终控制 PWM 。
2、直立环 PID 在直立环中， PID 的入口参数为：平衡小车的姿态角和姿态角对应的角速度。
值得说明， MPU6050 得出来的姿态角有三种：PITCH（俯仰角）、ROLL（翻滚角）、YAW（航向角）一般来说， MPU6050 都是平方且平行装在平衡小车上，总不会有人垂直装吧
如果平放且平行安装，那么直立环 PID 的入口参数为：Pitch 或 roll 。直立环中，有一个较为重要的概念，也就是机械中值。通俗讲，小车在不接受任何外力或者电机作用，能够找到一个角度自我平衡。如何理解这句话：很简单，小车电机不转动，人的手扶着小车，小车总能找到一个角度，自我短期平衡。此时的角度就是机械中值。
直接看代码：
/*******************************************************************函数功能：直立 PD 控制入口参数：角度、机械平衡角度（机械中值）、角速度返回值：直立控制 PWM作者：公众号【大鱼机器人】******************************************************************/int balance_UP(float Angle,float Mechanical_balance,float Gyro){float Bias;// 角度误差int balance;// 直立环计算出来的电机控制 pwmBias=Angle-Mechanical_balance; //===求出平衡的角度中值和机械相关balance=balance_UP_KP*Bias+balance_UP_KD*Gyro;//===计算平衡控制的电机 PWMPD 控制kp 是 P 系数 kd 是 D 系数 return balance;} 从程序上看：balance_UP_KP 为直立环的 P ， balance_UP_KD 为直立环的 D 。如何确定 P 和 D 的大小和极性？
2.1 直立环 P 范围确定：需要先确定 PWM 的范围，例如，定时器最大的 PWM 为 7200 ，此时占空比为 100% ，电机应该是全速运行。如果小车需要直立，摆幅，差不多就要≤10° 。 ,如果超过此范围，小车抖动较为厉害根据直立环的程序：
balance=balance_UP_KP*Bias+balance_UP_KD*Gyro; 由于 PWM 最大是 7200 ，角度在 10° ，反推可以得到:直立环的 P 可选范围应该在 0~700 。
当然这只是个大致的范围，具体多少还需要进一步调试。
2.2 直立环 P 极性确定：极性也就是符号， P 到底是给正的，也是负的。
直接给 kp 正负值，然后观察现象：
正常出现的现象是负反馈，小车往那边倒，电机转动使得小车往要倒的方向去追。使得小车能够往反方向站起来！
如果出现正反馈，车往哪边倒，电机转动使得小车快速倒下。这种现象就是不对的。
2.3 直立环 P 大小确定：慢慢试错，从小到大，响应慢慢加快也就是小车倒下后恢复直立的时间越来越短，直到小车出现大幅度的低频抖动！