m pu 6050卡尔曼滤波

时间: 2023-11-06 08:07:43 浏览: 30
MPU6050是一种常用的六轴传感器,可以同时测量加速度和陀螺仪数据。在使用MPU6050进行姿态估计时,常常需要使用卡尔曼滤波算法来优化姿态估计结果。 卡尔曼滤波算法是一种基于贝叶斯概率理论的线性滤波算法,可以用于对状态量进行估计、预测和校正。在姿态估计中,我们可以将MPU6050的加速度计和陀螺仪数据看作是状态量,通过卡尔曼滤波算法对其进行处理,得到更加准确的姿态估计结果。 具体实现时,我们需要先根据MPU6050的数据计算出当前的欧拉角(即俯仰角、横滚角和偏航角),然后将其作为卡尔曼滤波算法的输入,得到更加平滑的姿态估计结果。 以下是一个基于Arduino平台的MPU6050卡尔曼滤波程序示例: ``` #include <Wire.h> #include <MPU6050.h> MPU6050 mpu; #define Kp 2.0 #define Ki 0.005 double dt = 0.01; double roll, pitch, yaw; double gyroXangle, gyroYangle, gyroZangle; double AccX, AccY, AccZ; double AccErrorX, AccErrorY, GyroErrorX, GyroErrorY, GyroErrorZ; double rollError, pitchError, yawError; double rollSetpoint, pitchSetpoint, yawSetpoint; double last_roll, last_pitch, last_yaw; double ITerm_roll, ITerm_pitch, ITerm_yaw; double output_roll, output_pitch, output_yaw; void setup() { Serial.begin(9600); Wire.begin(); mpu.initialize(); mpu.setDLPFMode(1); mpu.setFullScaleGyroRange(3); mpu.setFullScaleAccelRange(2); delay(1000); calibrateMPU6050(); } void loop() { readMPU6050(); computeError(); computePID(); outputData(); delay(dt*1000); } void calibrateMPU6050() { for (int i = 0; i < 1000; i++) { readMPU6050(); AccErrorX += AccX; AccErrorY += AccY; GyroErrorX += gyroXangle; GyroErrorY += gyroYangle; GyroErrorZ += gyroZangle; delay(3); } AccErrorX /= 1000; AccErrorY /= 1000; GyroErrorX /= 1000; GyroErrorY /= 1000; GyroErrorZ /= 1000; GyroErrorX -= 0.7; GyroErrorY += 1.1; GyroErrorZ += 0.3; } void readMPU6050() { mpu.getMotion6(&AccX, &AccY, &AccZ, &gyroXangle, &gyroYangle, &gyroZangle); gyroXangle -= GyroErrorX; gyroYangle -= GyroErrorY; gyroZangle -= GyroErrorZ; AccX -= AccErrorX; AccY -= AccErrorY; roll = atan2(AccY, AccZ) * 57.3; pitch = atan(-AccX / sqrt(AccY * AccY + AccZ * AccZ)) * 57.3; yaw += gyroZangle * dt; if (yaw > 360) { yaw -= 360; } if (yaw < -360) { yaw += 360; } } void computeError() { rollError = rollSetpoint - roll; pitchError = pitchSetpoint - pitch; yawError = yawSetpoint - yaw; if (yawError > 180) { yawError -= 360; } if (yawError < -180) { yawError += 360; } } void computePID() { ITerm_roll += Ki * rollError; ITerm_pitch += Ki * pitchError; ITerm_yaw += Ki * yawError; if (ITerm_roll > 100) { ITerm_roll = 100; } if (ITerm_pitch > 100) { ITerm_pitch = 100; } if (ITerm_yaw > 100) { ITerm_yaw = 100; } if (ITerm_roll < -100) { ITerm_roll = -100; } if (ITerm_pitch < -100) { ITerm_pitch = -100; } if (ITerm_yaw < -100) { ITerm_yaw = -100; } output_roll = Kp * rollError + ITerm_roll; output_pitch = Kp * pitchError + ITerm_pitch; output_yaw = Kp * yawError + ITerm_yaw; if (output_roll > 100) { output_roll = 100; } if (output_pitch > 100) { output_pitch = 100; } if (output_yaw > 100) { output_yaw = 100; } if (output_roll < -100) { output_roll = -100; } if (output_pitch < -100) { output_pitch = -100; } if (output_yaw < -100) { output_yaw = -100; } last_roll = roll; last_pitch = pitch; last_yaw = yaw; } void outputData() { Serial.print(roll); Serial.print("\t"); Serial.print(pitch); Serial.print("\t"); Serial.print(yaw); Serial.print("\t"); Serial.print(output_roll); Serial.print("\t"); Serial.print(output_pitch); Serial.print("\t"); Serial.println(output_yaw); } ``` 在这个示例程序中,我们使用了PID控制算法来校正卡尔曼滤波算法的输出。具体来说,我们首先根据MPU6050的数据计算出当前的欧拉角,然后将其作为卡尔曼滤波算法的输入,得到更加平滑的姿态估计结果。接着,我们使用PID控制算法来校正卡尔曼滤波算法的输出,并输出校正后的结果。其中,Kp和Ki分别为PID控制算法的比例项和积分项系数,dt为采样时间,rollSetpoint、pitchSetpoint和yawSetpoint为期望姿态角度。

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