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：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。
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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 pwm Bias=Angle-Mechanical_balance; //===求出平衡的角度中值和机械相关 balance=balance_UP_KPBias+balance_UP_KDGyro; //===计算平衡控制的电机 PWM PD 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_KPBias+balance_UP_KDGyro;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。

此时的 P 可以确定。
2.4 直立环 D 极性确定：D 的极性较为好确定，设 P 为 0，D 给正负值，分别去试，看效果。
当拿起小车进行旋转时，小车的轮子应该是小车旋转方向相同，此时说明极性是对的。
如果小车的轮子转动和小车的转动方向不相同，说明此时极性是反的。

2.5 直立环 D 大小确定：D 的大小，需要联合 P 去调试，在 P 调好的基础上，加入 D，从小到大慢慢去试，从程序 PD 可以看到，D 对应的是角速度，由于角速度都是四位数以上的数值，所以可以从 0.1 开始试。
一直到小车出现高频的剧烈抖动。
需要说明的是，如果小车各方面机械机构都分布较为均匀，重量分布较好，重心较低，小车靠单纯的直立环能够暂稳。
但一般来说，没有谁的小车机械结构做的很好。
所以说，单纯靠直立环是无法将小车站稳的。
需要再加入速度环。
单纯的直立环能使小车站稳 5s 就说明调的很好了。

3、速度环速度环中，采用 PI 控制，积分控制和比例控制有一定的比例关系。
这里可以确定为 200，别问为什么，没有为什么。
问就是 200。

速度环的入口参数，为小车的 2 个电机编码器数值，也就是测速。

没有小车速度的实时反馈，谈何速度闭环。
看代码：/入口参数：电机编码器的值返回 值：速度控制 PWM作 者：公众号【大鱼机器人】/int velocity(int encoder_left,int encoder_right){ static float Velocity,Encoder_Least,Encoder,Movement; static float Encoder_Integral; //=============速度 PI 控制器=======================// Encoder_Least =(Encoder_Left+Encoder_Right)-0; //===获取最新速度偏差==测量速度（左右编码器之和）- 目标速度（此处为零） Encoder = 0.7; //===一阶低通滤波器 Encoder += Encoder_Least0.3; //===一阶低通滤波器 Encoder_Integral +=Encoder; //===积分出位移 积分时间：10ms if(Encoder_Integral>10000) Encoder_Integral=10000; //===积分限幅 if(Encoder_Integral<-10000) Encoder_Integral=-10000; //===积分限幅 Velocity=Encodervelocity_KP+Encoder_Integralvelocity_KI; //===速度控制 if(pitch<-40||pitch>40) Encoder_Integral=0; //===电机关闭后清除积分 return Velocity;}3.1 速度环 P 范围确定：同样的，和直立环 P 的大小范围确定一样，我们需要得到电机编码器的最大值和 PWM 的最大值的关系。

从程序中可以看到，我们应该比较的是，2 个电机的速度偏差和 pwm 的关系。
比如：用 STM32 定时器的正交解码模式对电机进行测速，10ms 一次。
小车电机满速旋转时，左右两个电机，编码器相加可达 160。
假设速度偏差（实际测量值与理想值）达到 50%时满转。
那么有，160/2=80，7200/80=90，也就说 kp 最大为 90。
(注意，这里只是在假设 50%的前提下).90 只是一个参考值，具体多少，还是需要根据，实际测试的效果。
3.2 速度环 P 极性确定：确定 P 的极性，需要关闭前文的直立环，也就是说整个系统的控制参数只能有速度环的 P。
单单靠直立环控制小车，小车能短暂直立，但会出现往前走或往后走，然后倒下，那么速度环就是用来抑制此现象的出现。
从上文程序中可以看到： Encoder_Least =(Encoder_Left+Encoder_Right)-0; //===获取最新速度偏差==测量速度（左右编码器之和）- 目标速度（此处为零）这句程序的意思就是，获取最新速度偏差，控制小车目标速度为 0。
直立环中控制小车不倒下是用来控制小车的角度，所以直立环的机械中值是：角度速度环控制小车不倒下是用来控制小车的速度，所以速度环的“中值”就是：速度为 0应该不难理解。

那么如何抑制小车速度为 0 呢?既然我们可以知道小车的当前速度，只要速度环的 P 为正反馈即可，意思就是假如向前倒，那么小车就要以更快的速度向前冲，保持直立。
同样的，屏蔽前文的直立环，分别给速度环 P 正负值，看现象。
正反馈的现象为：当旋转其中一个轮子，两个轮子往相同方向旋转，到速度最大值。
此时应该为正反馈。
此时的现象说明，速度环的 P 极性是对的。

如果出现旋转其中一个轮子，另外一个轮子往反方向转动，让偏差趋向于零。
这就是负反馈，此时说明 P 极性错误。

3.3 速度环 P 大小确定：确定 P 极性和大小之后，由于 P 和 I 有比例关系且 P 为 I 的 200 倍。

P 和 I 的大小可以一同调试，可以将 P 和 I 慢慢从小到大的参数去试，观看小车效果。
如果出现以下效果：1、小车放在地上，慢慢的，随着时间越来越长，小车会来回晃荡，此时可以认为 P 和 I 的参数过小。
2、小车放在地上，用手去推，如果小车无法回到初始位置，一直来回晃荡，来回晃荡的时候，车身出现较为大的倾斜，此时可以认为 P 和 I 的参数过大。
如果车身没有出现较大的倾斜，只是小车来回晃荡，此时可以认为 P 和 I 的参数过小。
关于速度环的初步调试，大致就讲到这里，这种试错的方法是较为愚钝的，但却是较为方便且简单的一种方法。
可以帮助大家很快速的调试站立好小车。
4、转向环关于转向环，其实没什么好讲的，很多种转弯方式，P 控制，固定电机 pwm 差速控制，唯一牵扯到的就是转向环可以矫正小车走直线的问题，这个可以单独拉出来进行聊聊。
在这里不再聊了。