中文版互补滤波器20150203..doc

互补滤波器 定义：是集成加速度计和陀螺测量平衡一个简单的解决办法的平台 两轴加速度计： 测量加速度实际上是推动每个单元的块。 可以用来测量重力x轴加速度为0,y轴加速度为1g。 可以用来测量斜角。 上图中x轴方向上有重力的作用 ，左边的图中x有正向的加速度，右边的图中x有负向的加速度。这就使y轴方向的加速度减少。 由y轴得到的信息是否有用？可能不是： a..x轴方向上改变一个很小的角度它的灵敏度远远高于y轴。 b．它不依赖于方向倾斜当静止读“0”读取旋转时第一步是要看每个传感器模拟输入(通过类比数转换器,ADC),并让他们成有用的单位。这需要调整偏移和是容易找到的: 传感器水平和/或静止整型值。如果它,则选择一个平均值。偏移量应该是一个变量(或常量)。取决于传感器。它是由多因素预期的单位得来。这可以传感器“数据”或实验。它有时被称为传感器常数、增益、或灵敏度。应该是一个变量(或常量)。即使没有ADC的结果也可以抵消负面的,它们会,所以不会变量了。　　单位可以度或弧度(每秒陀螺仪们是一致的如果要有一个360o角旋转,有测量有用,但不有了它,我们可以用三角找到和计算两个轴的角度没有它,我们还可以用正弦或余弦和角度,因为我们知道重力的大小。但是三角法处理器时间非线性,所以,它可以避免应该。为平衡平台,最重要的角度靠近垂直。如果平台倾斜从两个方向超30o,那可能控制器可以做全速在这,我们可以用小角近似和节约处理器时间和编码复杂度 平台有一个倾斜的角度θ，但是是静止的(没有水平加速度) X轴方向上：(1g) × sin(θ) 小角度近似：sin(θ) ≈ θ，按幅度来算的话θ=±π/6 = ±30o。 因此编码的二进制码如下: x_acc = (float)(x_acc_ADC – x_acc_offset) * x_acc_scale 如果x_acc_scale角度将输出到1[g]x轴是径直指向下x_acc将按弧度x_acc_scale应该在180/π之间取值。 所需要的测量 为了控制平台,基础平台角度和角速度。这可能是一个角度PD(比例/)控制算法的基础,该算法已经证实了该系统类型可以很好地工作。像这样的输出是。但的想法是,这种控制可调谐KdKp使它达到稳定和的性能这是不太可能水平点proportional-only控制器。(如果角度是的,但是角速度是的,即它的是水平,电机提前减慢。)事实上,这种PD控制方案添加一个可调弹簧和阻尼器。 陀螺给快速、准确角速度测量 x轴要读水平任何角度改变加速度。(想象一下水平,但平台电机使它向前加速加速度计也无法引力鉴别。)0.75和0.25是。这些可以调谐滤波到满意变化时间常数过滤掉短周期水平加速度唯一过的长期加速(重力)测角由于平均滞后过滤器越多就越能滞后一般稳定性只有一个传感器来读可怕的陀螺漂移如果陀螺读(而且它不会),小速度将持续增加角度,直到它远离实际的角度想象一下滤波器、准确的估计考虑到系统的已知的物理性质(质量、惯性等)。我不知道它是如何工作的复杂的,需要了解一些线性代数。不同不同可以帮助解决噪声、漂移、水平加速度依赖快速估计角度,比低通滤波器滞后。,但没有像卡尔曼滤波器更多关于数字滤波器数字滤波器有很多的原理,其中大部分我不懂,但是没有理论符号基本概念很容易掌握 (z-domain转移函数,如果你想它)这里有一些定义整合:这很简单想一个汽车一个已知的速度你的程序是一只钟每隔几毫秒滴答响一次在每一个滴答声得到新的位置,你把旧的位置加位置。这个位置的改变只是自从上次滴答响这辆小汽车的速度乘以时间,你单片机定时器或其他已知的定时器。在代码:低通滤波的目的是只让长期过,过滤短期的波动。一种方法是力的变化建立在随后的时间一点一点地通过程序在代码: angle = (0.98)*angle + (0.02)*x_acc 例如,零的角度突然跳跃10o,角估计: 如果传感器在10o,估计将会上升直至在它水平。所花费的时间,达到充分既取决于过滤常数(0.98和0.02)采样率的回路(dt)。高通滤波器:理论低通滤波器这有点难以解释,但上它恰恰相反:它允许短周期信号通过过滤信号而稳定这能用来抵消漂移。采样周期:每个程序之间经过循环时间的长短。如果采样率是100赫兹,期为0.01秒。时间常数:时间常数信号对于一个低通滤波器,分析了信号的时间常数远比通过信号改变而短于过滤时间常数。τ，是一个低通滤波器。 y = (a)*(y) + (1-a)*(x); 所以如果你知道所需的时间常数和采样率,你可以选择滤波器系数。补充:这表示的两个部分总是,输出是一种精度高、单位线性估计这样做有意义。读了,我这不准确互补, 但是当时间常数远