有了像这样的两轮机器人，我设法稳定了它并保持了静止。这是通过使用数字反馈控制系统读取车轮的位置以确定位置来完成的，并将来自车轮电动机的自然反电动势用于反馈回路中以确定速度。它使用PID控制器保持稳定，该PID控制器使用根轨迹算法进行设计，以使其保持稳定并调节性能参数（例如超调百分比，建立时间等）。我想尝试保持稳定，同时又将其向前推进，但是我不知道如何去设计一个可以做到这一点的线性控制器。是否可以通过轮子上的反馈控制器向前推动机器人并使其保持稳定，还是需要陀螺仪？

评论

有什么特殊原因导致您无法使用陀螺仪？只是出于兴趣。
这是关于我上学期的一项任务。我们被分配了机器人，只能使用给我们的东西。任务只是使它保持静止，但我只是好奇它是否可以向前移动（如果可以，如何移动）并且仍然保持稳定。

#1 楼

您可以使用其他方法来测量方向，例如加速度计，标记的光学跟踪或指向地板的深度传感器。

评论

$ \ begingroup $
指向地面的光学距离传感器是测量机器人倾斜度的一种很好的方法。只要记住它会测量实际的倾斜度，而陀螺仪会测量倾斜度的变化率
$ \ endgroup $
– Rocketmagnet
2012年10月28日14:17

#2 楼

如果您设法使它在固定配置下保持稳定，那么我真的看不出要在恒定速度下保持稳定要困难得多。从系统模型的角度来看，除某些速度偏移外，实际上是同一件事。如果速度之间的过渡不是很大，则应在自然系统扰动的范围内。

#3 楼

您需要一些传感器来检测系统状态。

首先将系统线性化为状态空间形式，然后考虑您拥有的传感器。然后检查它是否可观察。如果可以观察到，则可以将估计的状态输入到控制器中。

当前，听起来好像您将车轮位置和反电动势（用于速度）用作直接测量。如果不检查可观察性矩阵，我不确定系统是否可观察。

#4 楼

从数学上讲，您现在已经旋转了（多数情况下）这一事实消除了该参数作为可能的控制参数的可能性。基本上，您必须重新设计算法以接受较大且可变的角速度分量，同时仍在反馈中使用角速度。噪音越少，可能的结果就越好，这仅仅是因为您可能将应用位置微分来得出另一个控制参数。或者更确切地说，这是一种方式。因此，看起来您确实需要另一个控制输入，但它不一定是加速度计。您可以进行地平线，固定标记位置甚至倾斜传感器的操作。