轮腿机器人的PID控制

1 PID介绍

PID（Proportional Integral Derivative）控制系统。其实质是根据输入的偏差值，按比例、积分、微分的函数关系进行运算，运算结果用以输出进行控制。它是在长期的工程实践中总结出来的一套控制方法，实际运行经验和理论分析都表明，对许多工业过程进行控制时，这种方式都能得到比较满意的效果。

u：输出信号，e: 系统误差信号。Kp比例系数，Ki积分系数，Kd微分系数。

2 腿轮PID整体思路

下面红色箭头形成闭环控制，串联PID，保持平衡并有速度。当静态平衡时，就只需要平衡PID，无需无刷电机和速度PID。

3 旋转PID

只用了比例控制.

Turn.pidout=Turn.Kp*Turn.err;

4 左右轮速度PID

Avelocity.integral += Avelocity.err*0.01;

Avelocity.derivative = (Avelocity.err-Avelocity.err_last)/0.01;

Avelocity.pidout = Avelocity.Kp*Avelocity.err + Avelocity.Ki*Avelocity.integral + Avelocity.Kd*Avelocity.derivative;

5 左右平衡PID

Abalance.err = Xangle-Target;

Abalance.integral += Abalance.err*0.01;

Abalance.derivative = gy.y //读取陀螺仪的

Abalance.pidout = Abalance.Kp*Abalance.err+Abalance.Ki*Abalance.integral+Abalance.Kd*Abalance.derivative;

6 高度调节PID

这个是单独pid，后上面的pid关系不大。通过调节舵机控制高度。

用了比例系数、积分系数。Kd=0，可以没用。

float p = Height.Kp*(Height.err-Height.err_last);

float i = Height.Ki*Height.err;

float d = Height.Kd*(Height.err-2*Height.err_last+Height.err_last1);

Height.pidout = Height.pidout+p+i+d;

7 滤波

需要对PID输入的参数滤波，保持机器人稳定，如输入的速度、油门等。

8 参考

轮腿机器人Hyun开源地址：GitHub - HuGuoXuang/Hyun: 轮腿机器人：主控esp32 ,陀螺仪MPU6050，PM3510无刷电机和simplefoc驱动器。