三阶角度观测器实现 c语言代码
时间: 2023-06-19 14:01:43 浏览: 79
三阶角度观测器是一种常用的控制算法,它可以用于机器人、航空航天、机械控制等领域。实现这种算法需要编写代码,下面就是具体的c语言代码。
在编写代码之前,需要了解三阶角度观测器的原理。三阶角度观测器由加速度计、角速度计和角度估计器组成。其中加速度计和角速度计用于测量运动物体的加速度和角速度,角度估计器则根据这些测量值来计算物体的角度。
接下来是c语言代码:
```
#include <math.h>
#include <stdio.h>
#define dt 0.1 //时间间隔
float acc_ang_x,gyro_ang_x,compl_ang_x;
float kalman_angle;
float q = 0.01; //适当的过程噪声协方差q
float r = 0.1; //适当的观测噪声协方差r
float p = 0, x = 0;
//加速度计测量角度
void getAccelAngle(float ax, float ay, float az){
acc_ang_x = atan2(ax,sqrt(ay*ay + az*az)) * 180 / M_PI;
}
//角速度计测量角度
void getGyroAngle(float gx){
gyro_ang_x += gx * dt;
}
//三阶角度观测器
void getComplementaryAngle(){
float alpha = 0.98; //组合滤波系数
compl_ang_x = (alpha * (compl_ang_x + gyro_ang_x * dt)) +
((1-alpha) * acc_ang_x);
}
//卡尔曼滤波
void KalmanFilter(float measurement){
float k = (p + q) / (p + q + r);
p = r * (p + q) / (r + p + q);
x += k * (measurement - x);
kalman_angle = x;
}
int main(void) {
printf("Accelerometer Angle,Gyroscope Angle,Complementary Filter Angle,Kalman Filter Angle\n");
int n;
for (n=0;n<30;n++){
//模拟加速度计和角速度计的测量
getAccelAngle(2,1,1);
getGyroAngle(0.1);
//三阶角度观测器
getComplementaryAngle();
//卡尔曼滤波
KalmanFilter(compl_ang_x);
printf("%.2f,%.2f,%.2f,%.2f\n",acc_ang_x,gyro_ang_x,compl_ang_x,kalman_angle);
}
return 0;
}
```
以上是一个简单的c语言实现三阶角度观测器和卡尔曼滤波器的程序。该程序根据加速度计和角速度计测量得到物体的倾角,并使用三阶角度观测器和卡尔曼滤波器来对其进行估计和准确化处理,有效提高了角度估计的精度。