两轮自平衡机器人（二）---PID控制

最新推荐文章于 2025-03-26 09:43:01 发布
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分类专栏： MATLAB/Simscape Multibody 文章标签： matlab/simscape 物理建模 pid控制
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该控制主要构成的控制环包含三部分，第一个是我们的系统，从中我们将测量倾角，此循环的第二部风是求和过程，在这里我们要比较测量角与期望的输出（0度），我们将此错误输入此循环的第三部分，那就是pid控制器，它将给我们适当的力以稳定机器人，现在我们将开始操作

底盘的倾角由旋转关节的位置测量，我们还将通过输入提供棱柱形关节，并自动进行运动的计算，角度以弧度为单位，所以也许您想将其转换成为度数以获得可读性更强的信息，可以通过乘以180来完成

 

 

最后一个阶段就是调节PID参数，必须调整以给我们所需的行为，所以我们将消除我们先前施加的外力，然后给机器人一个初始的倾角而不是施加外力，所以我们将输出信号求和，步进信号将只有10度，在0.01秒内。

PID参数自动调节

调整后的pid参数

我们可以设置响应的理想属性，自动调谐器会产生适当的pid增益，这使我们可以更好的控制机器人，现在机器人仅靠两个轮子保持平衡，你可以走得更远并增强pid参数。

 

 

 

 

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独轮自平衡机器人双闭环非线性PID 控制
01-14
<html dir="ltr"><head><title></title></head><body>针对竖直飞轮独轮自平衡机器人系统, 提出一种用于独轮自平衡机器人的平衡及运动控制的双闭环非线性PID 控制方法(DLNPID), 并给出了该控制方法稳定性的证明. 该控制方法是具有横滚倾角内环、俯仰倾角内环和前向位移外环的双闭环控制, 其中每个控制环均由非线性PID 控制器(NPID) 构成. 实验结果表明, 所提出的基于非线性PID 的双闭环独轮自平衡机器人控制方法具有比线性方法更好的鲁棒性能.</body></html>
【控制】基于PSO优化自整定PID控制器实现自平衡机器人Matlab代码实现
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12-01 651
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【PID控制】基于PSO的自平衡机器人自整定PID控制器附Matlab代码
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10-02 3292
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12-22
很久之前做的一些两轮平衡车资料，主要是一些文档，也有部分的驱动代码
双足机器人的平衡控制
weixin_34008933的博客
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玩转OpenHarmony PID：教你打造两轮平衡车
OpenHarmony_dev的博客
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#include "control.h" float Med_Angle = -1.4; //»úеÖÐÖµ float Vertical_Kp = -348, //Ö±Á¢»·Kp Vertical_Kd = -0.9; //Ö±Á¢»·Kd£¨´ýµ÷£© float Velocity_Kp = 0.35, //ËٶȻ·Kp£¨´ýµ÷£© Velocity_Ki = 0.00175; //ËٶȻ·Ki£¨´ýµ÷£© float Turn_Kp
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04-03
### 双轮足机器人模型设计方案 双轮足机器人是一种基于两轮平衡原理的移动平台，其设计涉及机械结构、控制算法以及动力学建模等多个方面。以下是关于双轮足机器人模型的设计方案及相关仿真工具的内容。 #### 1. 动力学建模 双轮足机器人的运动可以被描述为倒立摆系统的一种形式。该系统的动态方程通常通过拉格朗日方法推导得出[^1]。假设机器人具有质量 \(m\) 和惯性矩 \(I\)，则可以通过以下公式表示其基本的动力学特性： \[ M(q)\ddot{q} + C(q,\dot{q})\dot{q} + G(q) = \tau \] 其中： - \(M(q)\): 质量矩阵； - \(C(q, \dot{q})\): 科氏力和离心力项； - \(G(q)\): 重力向量； - \(\tau\): 控制输入扭矩； 对于简化版的单自由度双轮机器人，可进一步得到如下线性化状态空间表达式[^2]: ```python import numpy as np A = np.array([[0, 1], [g/l, -b/m]]) B = np.array([[0], [1/(m*l)]]) ``` 上述代码片段展示了如何构建一个简单的状态空间模型用于控制系统分析。 #### 2. 平衡控制器设计 为了使双轮足机器人保持直立并稳定运行，PID控制器或LQR（Linear Quadratic Regulator）是最常用的两种策略之一。LQR能够优化性能指标函数中的权值参数来实现更优的稳定性表现[^3]。 #### 3. 仿真环境搭建 (SolidWorks Simulation) 利用 SolidWorks 进行三维实体造型的同时还可以借助内置插件完成有限元分析(FEA)，从而验证实际物理尺寸下的应力分布情况是否满足需求。此外，在多体动力学模块中也可以模拟整个装置的工作过程以便调整初始条件或者测试不同场景下响应行为的变化趋势[^4]。 ---
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