步兵电控底盘技术报告
一、引言
本文旨在分享普通步兵电控底盘的设计与优化过程，涵盖电控总览、前馈与建模、工程师思维下的底盘调试以及展望与致谢等内容，以期为相关领域提供参考。
二、步兵电控总览
步兵电控系统需满足基本的动、打需求，包括底盘运动学解算、功率控制、小陀螺适配；云台视角转动、小陀螺适配；发射机构连发与热量控制；裁判系统比赛状态参量获取以及操作手遥控器、键鼠操作等功能。而打造优质的步兵电控，还需在细节上深入推敲，核心在于算法与底层逻辑，开发环境和代码架构的选择应以实用为原则。
三、前馈与建模
pid环路图
（一）PID控制局限性
过去认为PID参数调整可解决电控问题，但随着实践深入，发现仅靠PID存在不足，前馈与系统建模需综合考量。
（二）积分项问题与重力补偿前馈
以云台控制为例，角度 - 角速度 - 扭矩双环 PID 控制中，当云台俯仰电机目标角度固定时，积分项主要源于俯仰轴机构对电机施加的重力矩，由此引出重力补偿前馈概念，基于力臂、力矩等原理，后续将通过 B 站视频详细分享。
四、调底盘的工程师思维
力控底盘分析图
（一）力控底盘
- 问题发现
传统底盘四轮分别速控，理论上纯转动或平动时功率应接近，实际却差异明显，尤其引入功率控制算法后更突出。 - 问题分析
一方面，从轮向电机 PI 控制器积分项分析，其虽能消除稳态误差，但也会与电机机械系统阻力 “斗争”；另一方面，从 error 值分析，当轮组被牵引或牵引其他轮组运行时，error 近乎为 0，控制系统输出维持不变。 - 解决方案
采用力控底盘优化扭矩分配，无需积分项也能更好控制电机，即扭矩前馈。对于不同底盘（舵轮、全向轮、麦轮），扭矩前馈计算方式与速度解算类似。
（二）力补偿前馈
发现底盘上坡骤停、飞坡疲软，阻力较大或不均轮组拖后腿，经分析完善力控底盘，引入上坡扭矩补偿和阻力扭矩补偿建模。
（三）功率控制 - 问题发现
限速虽能实现功率控制，但效果差。 - 问题分析
限速需电流环反应一段时间，延迟大。 - 解决方案
引出限力（限流）功控思路，发现纯 PID 限力仍有改善空间，进一步基于功率建模引入前馈功率思路。
（四）速度规划 - 问题发现
操作手按 WSAD 时，底盘起步刹车闯动大，手感差。 - 问题分析
底盘速度目标值变化剧烈。 - 解决方案
引入斜坡速度规划器。
（五）小陀螺前馈与底盘跟随 - 小陀螺
发现实战底盘正面装甲易被击打，引入猫步；有自瞄时猫步仍易被击打，引入小陀螺；小陀螺行进底盘偏移，分析控制系统延迟及角速度影响，引入小陀螺前馈思路。 - 底盘跟随
发现实战底盘易卡地形，分析空闲时需稳定朝向增大通过性，引入底盘跟随。
（六）各底盘适配算法 - 全向轮与麦轮底盘
发现走偏，分析重心不居中导致滚子打滑，引入纠偏控制算法。 - 舵轮底盘
发现打滑严重，分析换向时舵向电机高速瞬变，引入就近转位算法；高速换向易翻车，分析舵向电机响应过快且无滚子承担打滑，引入虚拟云台机构。
（七）看门狗
看门狗原理图
发现单片机长时间运转或静电宕机，分析进入 HardFault，使用看门狗解决