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陀螺仪标定
目的
陀螺仪采集到的数据会随转速改变，需要测定陀螺仪输出和转速之间的关系，即积分系数。
原理
陀螺仪直接输出的是AD值，我们需要对AD值进行转换才能得到当前的角速度，进而积分得到角度。因此，我们定义积分系数
\[Scale = \frac{AD}{\omega}\]实验发现，积分系数与角速度相关，需要在不同转速下测定积分系数与角速度的关系。在代码中，我们引入中间变量filted_rate
\[filted\_rate = AD*Sample\_Time\]根据不同转速下测定积分系数与filted_rate的关系，并用二次曲线拟合，得到
\[Scale = A*filted\_rate^2 + B*filted\_rate + C\]单片机运算能力不足，不能实时根据角速度计算积分系数，故我们采取牺牲空间的查表法,保证filted_rate从0~1500变化时都有对应的积分系数。于是有：
\[AD = Scale*\omega\\ filted\_rate = AD*Sample\_Time\\ \theta = /sum filted\_rate/Scale\]实验证明，陀螺仪正转和反转时积分系数也有不同，但变化趋势相同。为了减少实验量，我们定义Pos_Scale和Neg_Scale,即
\[Pos\_Scale = k_pos*Scale\\ Neg\_Scale = k_neg*Scale\]得到Scale后我们让陀螺仪在某角速度下顺时针和逆时针旋转一圈（现有仪器只能让陀螺仪转359.9995207°），得到陀螺仪输出的转角\(Angle_Pos\)和\(Angle_Neg\),则系数为
\[k_pos = Angle_Pos/359.9995207\\ k_neg = Angle_Neg/359.9995207\]标定仪器
陀螺仪标定专用转台带elmo
陀螺仪及采集板
驱动elmo所需的顶板、开关板、线等
无线jlink
小电池*2
匝带 、 胶枪
标定流程
1. 代码检查
- 注释掉程序中位于positioncount.h中的scaleTab，将积分系数设置为任意常量
- 检查数据传输方式。VG910用的SPI发送陀螺仪数据，VG103PT用的是USART
2. 安装检查
- 注意不要让机械组同学安装陀螺仪时损伤顶板
- 检查放置转台的地面是否平坦
- 无线jlink和电池是否用匝带和胶枪固定在转台上，不会给陀螺仪施加额外的力
3. 接线检查
- 检查电机使能后是否有轴向间隙
- 检查接线。先用上位机驱动elmo转一圈，检查连线、转速、转角是否正常。注意实际转速和驱动转速不能差太多，速度波动要在3%以内。
- 检查电池电压是否充足
- 检查jlink是否有警告，否则可能出现陀螺仪转了半圈数据丢包情况
4. 标定
- 将Position中的AngleDeg加入监视，开启周期更新窗口；
- 打开elmo上位机，使电机以30°/s,60°/s,120°/s转动±360°（实际是359.99度），观察角度值是否逼近±360°，误差在0.1°以内代表数据正常，结束标定；
- 否则，使电机按照表格中填写的数值转动。由于间隙的存在，我们需要让陀螺仪每次都转过间隙角，即开始和结束时都朝着同一方向把陀螺仪怼一下。电机转动之前保持陀螺仪静止3s，保证陀螺仪没有零漂；
- 将angleDeg的值填入表格中，继续下一组角速度实验，reset清空当前角度值
- 每个速度做一遍，做完10个速度检查一下数据。使用VG910时角度一定会有明显的减小，VG103PT则基本平稳。VG910做到150°/s即可，VG103PT做到300°/s；
- 绘制角速度和积分系数的图，使用二次曲线拟合，若R²小于0.97，剔除明显偏离曲线的数据，并在该角速度下重新做实验；
- 当R²满足要求，计算filtedRate，拟合filtedRate和积分系数的关系，使filtedRate从0到1500变化，计算积分系数，然后导出，填入代码中的ScaleTab。这里给出积分系数；
- 确定系数。让陀螺仪在低（30）、中（75）、高（120）速下顺时针或者逆时针转360度，记录陀螺仪输出角度。分别对正转和反转的三组角度取均值，与359.99做商，就得到了积分系数前的系数。