零基础制作平衡小车【连载】12---平衡小车控制原理
前言
截止目前，初代小车已经调试完毕，功能上只能直立，后期还会加上更多功能。
前面关于pid的内容也已经更新完毕，如果你是跟着我的教程走的话，那么现在的你最起码对PID已经有所了解了，那么后面我就主要讲解一下平衡小车的控制原理。结合理论和实践，彻底学会PID。
一、平衡小车为什么会倒？
说到这，那就不得不复习一下高中的物理知识-----受力分析。先看看下面一张图–单摆，来个受力分析：
受力分析说明： 如图所示,单摆摆长为L,摆球质量为m,从平衡位置О运动到某点A(不是最高点）时的速度为V,此时摆线拉力为T,摆角为θ。对摆球所受重力和拉力进行受力分析，此时小球应该只受两个力，一个是重力mg，一个是线的拉力T。把重力进行分解为径向分力F’( = mgcosθ）和切向分力F( = mgsinθ)：
径向:T - mgcosθ = mv’/L(径向合力充当物体做圆周运动的向心力) 切向:F= mgsinθ (切向合力充当物体做简谐运动的回复力)
径向力我们不用管，我们来分析一下切向力。 1.假设空气没有阻力 由于小球一直受到一个切向力，那么小球会一直做自有震荡运动 2.假设空气阻力很小 空气阻力会慢慢消耗切向力，小球会停下来，但是时间会很长 3.假设空气阻力很大 空气阻力会慢慢消耗切向力，小球也会停下来，但是时间先对与2会缩短
因为在空气中运动的单摆，由于受到空气的阻尼力，单摆最终会停止在垂直平衡位置。空气的阻尼力与单摆运动速度成正比，方向相反。阻尼力越大，单摆越会尽快在垂直位置稳定下来。