状态空间 + LQR 控制模块(现代控制一把梭)

模块描述

适合多变量/耦合系统(倒立摆、小车姿态、双轮平衡等),比“手搓 PID”更体系化。

原理

  • 建模:(x{k+1}=Axk+Bu_k),测量 (y=Cx)
  • LQR:选权重矩阵 (Q,R) 求最优反馈 (u=-Kx)(强调“稳且省力”)

接口

  • 需要状态量:编码器、IMU、位置传感器等
  • 输出:PWM/电压电流指令

板上设置

  • 传感器坐标系方向(IMU 安装方向)、编码器极性、零位校准按键

电气指标

  • IMU 采样与滤波:≥200 Hz(姿态类),编码器输入需抗抖/整形

使用说明

  • 模型不准也能跑,但效果打折;常与观测器(下一条)配套。

典型元器件

  • IMU:ICM-20602/MPU6050;编码器:增量/磁编;MCU:带 FPU 更友好

关联赛题

  • 平衡控制、姿态稳定、复杂耦合对象控制、运动控制进阶题