팽이 센서를 통해 PID 알고리즘과 함께 두 바퀴의 균형을 이루는 방법

팽이의 역할 < P > 2 륜 자체 균형 로봇 제어 시스템은 실시간 기울기 신호뿐만 아니라 각속도를 사용하여 제어량을 제공합니다. 이론적으로 가속도계가 측정한 경사각에 대해 각속도를 얻을 수 있지만, 실제로 이렇게 얻어진 결과는 팽이 측정의 정확도보다 훨씬 낮으며 팽이는 동적 성능이 좋다는 장점이 있다.

(1) 자이로 스코프의 직접 출력 값은 상대 민감축의 각률이며, 각속도 대 시간 적분은 민감한 축을 중심으로 회전하는 각도 값을 얻을 수 있습니다. 시스템은 마이크로 컨트롤러 루프 샘플링 프로그램을 사용하여 팽이 각도 속도 정보, 즉 짧은 간격으로 한 번씩 샘플링하기 때문에 누적된 방법으로 적분을 구현하여 각도 값을 계산합니다.

(2) 팽이는 각속도 신호를 측정하는 데 사용되며 각속도 적분을 통해 각도 값을 얻을 수 있습니다. 그러나 온도 변화, 마찰, 불안정 모멘트 등으로 인해 팽이가 표류 오차를 일으킬 수 있습니다. 아무리 작은 상수값 이동이 적분을 통과하더라도 무한한 각도 오차를 얻을 수 있다. 따라서 자이로 스코프를 자체 균형 자동차의 각도 센서로 단독으로 사용할 수 없습니다.

2. 기울기 센서의 역할

(1) 기울기 센서의 가속도계는 동적 및 정적 선형 가속도를 측정할 수 있습니다. 정적 가속도의 전형적인 예는 중력 가속도입니다. 가속도 수를 사용하여 물체의 정적 중력 가속도를 직접 측정하면 기울기 각도를 결정할 수 있습니다. < P > 가속도 센서가 정지된 경우 가속도 센서는 가속도 감지 축에 작용하는 중력 가속도 값, 즉 중력 가속도의 구성요소 값만 출력합니다. 각 축의 중력 가속도 구성요소 값에 따라 물체의 수직 및 수평 방향의 기울기 각도를 계산할 수 있습니다.

(2) 가속도계 동적 응답이 느리며 동적 각도 모션 추적에 적합하지 않습니다. 빠른 응답을 기대한다면, 또 큰 소음을 일으킬 수 있다. 측정 범위의 제한과 함께 가속도계를 개별적으로 적용하여 차체 기울기를 감지하는 것은 적절하지 않으며 다른 센서 * * * 와 함께 사용해야 합니다.

3. 원리 < P > 의 작동 원리는 주로' 동적 안정 (Dynamic Stabilization)' 이라는 기본 원칙에 기반을 두고 차체 내부의 팽이와 가속도 센서를 이용하여 차체 자세의 변화를 감지하고 서보 제어 시스템을 이용하여 모터를 정확하게 구동한다