一、调参步骤

确立机械中值
直立环（内环）——Kp极性、Kp大小、Kd极性、Kd大小
速度环（外环）——Kp&Ki极性、Kp&Ki大小
转向环——系数极性、系数大小

二、机械中值

把小车放在底面上，从前向后以及从后向前绕电机轴旋转平衡小车，两次向另一边倒下的角度的中值，即为机械中值。
举例：往后倒在2度，往后倒在-3度左右，这边我取的机械中值为-1度。

float Med_Angle=-1.0;      // 机械中值，能使得小车真正平衡住的角度

图1 往后倒在2度左右（Y轴，即Roll）

图2 往前倒在-3度左右（Y轴，即Roll）

三、直立环

1.Kp极性：

极性错误：小车往哪边倒，车轮就往反方向开，会使得小车加速倒下。
极性正确：小车往哪边倒，车轮就往哪边开，以保证小车有直立的趋势。

2.Kp大小：

Kp一直增加，直到出现大幅低频振荡。（即小车平衡时出现抖动）
注：Kp的绝对值范围大概在150至350内，当我设置为320时出现低频振荡，可以略微增大Kp，当出现大幅度低频振荡时，说明Kp已经足够大，是时候引入微分项。

3.Kd极性：

极性错误：拿起小车绕电机轴旋转，车轮反向转动，无跟随。
极性正确：拿起小车绕电机轴旋转，车轮同向转动，有跟随。

4.Kd大小：

Kd一直增加，直到出现高频振荡。（即触碰小车出现剧烈抖动）
注：Kd的绝对值范围大概在0.1至0.9内，当我设置为0.8时出现高频振荡，此时需及时关闭电机，以防电机及驱动烧毁。
直立环调试完毕后，对所有确立的参数乘以0.6作为最终参数。
原因：之前得到的参数都是Kp、Kd最大值，根据工程经验平衡小车的理想参数为最大参数乘以0.6求得。
结果：乘0.6后，小车抖动消失，但同时直立效果也变差。待下面加入速度环就能得到更好的性能。
我最终调整好的直立环Kp与Kd参数：

float 
  Vertical_Kp=200,
  Vertical_Kd=0.5;     // 直立环Kp、Kd

四、速度环

1.需要注意的点

（1）
在调节【速度环参数极性】时，需要去掉【直立环运算】；
在调节【速度环参数大小】时，需要引入【直立环运算】。
（2）
【转向环运算】始终是去掉的一个状态，若转向环已提前将参数调好，未注释也影响不大。

2.Kp&Ki：

线性关系：Ki=(1/200)*Kp，仅调Kp即可。

3.Kp&Ki极性：（直立环注释）

极性错误：手动转动其中一个车轮，另一车轮会以同样速度反向旋转——典型负反馈。
极性正确：手动转动其中一个车轮，两个车轮会同向加速，直至电机最大速度——典型正反馈。

4.Kp&Ki大小：

增加Kp&Ki，直至：小车保持平衡的同时，速度接近于0，且回位效果好。
注：Kp的绝对值范围在0.1至0.9内。

我最终调整好的速度环Kp与Kd参数：

float 
  Velocity_Kp=0.30,
  Velocity_Ki=0.0015;   // 速度环Kp、Ki（正反馈）

五、转向环

1.Kp极性：
极性错误：拿起小车，并将小车绕Z轴旋转，两车轮旋转的趋势与小车旋转趋势一致——典型正反馈。
极性正确：拿起小车，并将小车绕Z轴旋转，两车轮旋转的趋势与小车旋转趋势相反——典型负反馈
2.Kp大小：
加大Kp，直至走直线效果较好，且无剧烈抖动。
注：Kp大概范围在0.1至0.9内。

我最终调整好的转向环Kp与Kd参数：

float 
  Turn_Kp=-0.6;

六、展示

PID参数调整完成后实物展示如下：

平衡小车（纯平衡）

七、总结

以上一系列文章是平衡小车（纯平衡）系列的全部教学，后续还会更新利用蓝牙模块遥控平衡小车的详细讲解。感兴趣的小伙伴点个关注吧！
（1）硬件原理图+程序+APP：
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以上就是平衡小车系列文章第七讲——串级PID调参，若文章中出现错误或者小伙伴对以上内容有所疑问，欢迎大家在评论区留言，小政看到后会尽快回复大家！
【平衡小车制作】（八）蓝牙遥控及平衡成果展示（超详解）
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