1. 风力摆控制系统简介

      虽然说风力摆已经是2015年的国赛题了，既没有用到摄像头，也无需搭建很大的系统，似乎觉得它不值得一练，但是当你去玩风力摆之后你就会发现，风力摆十分有趣，当你没掌握关键点的时候，你要么就是荡不起来，要么就是荡得天高。

     首先看一下风力摆的要求吧。

                                                                      图1-1 风力摆控制系统题目要求 

      注意题目是要求风力摆做类似自由摆运动，有些同学直接上手无刷电机，强行吹到最高点又吹到另一个目标点，虽然说博主没有试过，但是显然这样是不符合题目要求的，这个不属于题目要求。其实，我们控制要做是维持自由摆状态，因为理想情况下悬挂的小球就是自由摆。其他的详细点也不再獒述，相信全 友都参照这位大神的，主要讲一些踩坑点。

风力摆控制系统赛题解析+源代码开源

2.软件设计（踩坑点）

2.1 MPU6050初始化失败

       MPU6050采用的是IIC通讯协议，通常来说我们都是使用IO口模拟的IIC，性能比较差，同时通讯线长度受限，博主在做这个项目的时候线长超过20cm就会数据错误，留下眼泪，别人一米都没什么问题，外加上拉电阻也不行，听 友建议可以使用内阻较小的线，我也没试过，遇到这个问题的可以尝试一下；还有一个解决方案是使用串口通讯协议的MPU6050，博主也买了一个，但是发现姿态角数据好像有点问题而且姿态角是绝对的，和上电位置无关，所以后面也放弃了。

2.2 风力摆起荡

       风力摆关键点就是理解这个系统控制流程，当系统的期望当固定了幅度之后，就会被划分成简谐运动，目标一直是动态变化，像一条牵引的绳子，起初你无需立刻跟随他，需要一个起荡的过程。后面才是一个跟随过程，并且系统要做的仅仅是维持自由摆状态，如果电机反应过于激烈，那么就很大可能说明你的控制策略有误。

2.3 风力摆波形滞后

        虽然说波形之后问题不大，但是当绘制圆形是还是保持波形一致更好一点，询问广大 友，他们几乎一致的说调大D，可能对于他们的系统有用，也可能时他们只是看了上面大神的帖子，乱说一通。但是我做风力摆的时候，解决波形滞后不是通过调节D搞定的，而是通过调节周期period，对于每一个系统的period都是不同的，你需要去改变period观察波形相位变化。

                                                                             图2-1 周期1400ms时波形图

                                                                                 图2-2 周期1000ms时波形图

         具体增大减小需要看你的系统，都有可能。

2.4 制动

        题目基础四是要求制动，我们发现使用姿态角去解析位置有一个问题，在中心点的一个方向，例如左方，对于摆动来说是会有两种趋势的，一个是在左方爬升，就是上升过程，一个是在左方下落，也就是下落过程，当解析姿态角进行PID计算时，这两种情况均属于误差大于零（假设），但是控制策略其实应该需要不同，为了制动零点，我们在左方上升过程应该由左边电机工作，制动上升；在左方下降过程，我们要右方电机工作，制动下降，单纯位置控制无法做到这一点。为了制动中点，我们可以采用速度控制，因为在自由状态下，单摆就是稳定在重点的，所以我们可以利用MPU6050中的角速度数据进行制动，效果明显，同时稳定，使用位置控制某些时刻可能会失控。

                                                                       图2-3 基本要求四

2.5 如何调试

         风力摆如何调试，风力摆是一个动态调节的系统，我们很难观察当前系统与期望的误差，很难判断系统运行状态，所以我们可以借助一些风控爱好者常用的调试工具进行调试，有兴趣的可以参考我 匿名四轴上位机调试 博文