平衡车为什么会抖动？控制原理解析

平衡车的核心控制原理在于三个闭环系统：角速度环、角度环和平动速度环。

这三个闭环系统互相配合，确保平衡车能够保持直立和稳定行驶。其中角速度环和角度环相互反馈，确保车辆不会倾倒；而平动速度环则确保车辆不会随意乱跑。

控制平衡车前进和加速需要通过调整偏差。前进速度由平动速度环中的偏差“零点”控制，而加速则通过角度环给定偏差，利用重力分量实现。在高级控制中，还可以加入平动加速度环以提高控制精度。

在这些闭环系统中，角速度闭环通过陀螺仪实现，角度闭环通过加速度计实现，而平动闭环则利用编码器来完成。

平衡车在行驶过程中会不可避免地出现轻微摇晃，这是因为机械结构和电机的限制。假设电机是理想的无限细分类型，首先需要考虑传动部分。当电机和轮子通过齿轮传动时，齿轮存在死区，这会干扰控制的施行，导致控制效果类似“交越失真”，从而引发抖动现象。

如果传动机构是理想的，接下来需要考虑电机本身。在平衡车应用中，无刷电机通常工作在超低速模式下，这种模式下转矩输出不是恒定的，导致控制误差。

除此之外，控制系统也可能存在一定的残差，特别是在接近恒定点附近，控制实施较弱，存在静态误差。另外，控制系统不能自主修正温度漂移等实时误差，使得系统类似产生自激，并反复收敛，进一步加剧了抖动。

传感器噪声也是影响平衡车控制稳定性的因素之一。当传感器自身特性由于电机振动产生噪声时，这些噪声在平衡点附近会导致系统信噪比下降，影响控制效果。

总的来说，平衡车抖动的主要原因是机械结构和电机的限制，以及控制系统和传感器的特性。尽管可以通过优化机械结构和电机设计、提高控制系统精度以及改进传感器特性来减小抖动，但成本和精力的限制使得这些优化措施难以完全实现。