在某些場合下，如果我們把乙個突變的資料直接加到乙個已經穩定的系統中，那麼這個系統可能會很難再次達到穩定，這個時候就需要對突變的資料進行平滑處理，逐漸的加大。可能這樣說不太容易理解，舉個例子，最近在做乙個機械人專案，機械人的行動靠的是乙個大型的兩輪平衡車，平衡車除錯時，在直立環穩定後需要增加速度環對其行走速度進行控制，關於直立環和速度環，目前我所了解的就是三種結合方式：
第一：採用雙閉環控制策略，內環為速度環，外環為直立環。這種方法沒試過，據說是平穩行進沒問題，但是抗干擾能力太差。反正我是不怎麼認同這種控制策略。
第二：仍然採用雙閉環控制策略，內環為直立環，外環為速度環。個人感覺這種方案還是可以一試的，首先在直立環調好以後，改變乙個給定的角度，平衡車為了達到給定的角度，由於 pid 調節的作用，必然會打破當前的機械平衡狀態，當達到給定角度時，由於車體的重心變了，由於慣性，平衡車必然向乙個方向行進，至於行進的速度就得看我們給定角度的大小了。知道了這一
點，將外環速度環的輸出作為直立環的給定，然後在速度環上給定乙個速度，然後通過速度 pid 調節和直立 pid 調節最終控制小車前進。
第三，採用平衡控制策略。即將直立環的 pid 輸出與速度環的 pid 輸出求和作為最終的 pwm 輸出，這種方案也可行，大部分做平衡車的人也在使用。不過之前看過乙個文件，裡面說使用這種策略實際上就是第二種串級 pid 的拆解，他將串級 pid 拆解成了乙個負反饋的直立環，乙個正反饋的速度環。我也沒試過，不過經過推導，理論上說的過去。
扯遠了，再回到資料平滑，當平衡車直立環調好以後，無論使用哪種策略，接下來都是增加速度環，而速度環的輸出如果不夠平滑，那麼直接加在直立環上會對其造成影響，平滑方法就是將輸出值分成若干份，每次在上次一的基礎上增加一點點，這樣輸出就會平滑很多。不多說，直接上演算法：
void speedcontroloutput(void) //速度平滑輸出函式
這個函式就是平滑演算法，其中 g_fspeedcontroloutnew 為最新一次速度環控制的 pid 輸出， g_fspeedcontroloutold 為上一次速度環 pid 控制輸出值，fvalue 為兩者之間差值，求出此次 pid 輸出值較上一次變化了多少，然後按比例將變化的 fvalue 值逐漸加到上一次 pid 輸出值，從而得到最新的當前 pid 輸出值。這裡面的引數設定尤為重要，我要分多少份加，多長時間加完等等。首先來看多長時間內加完，這取決於控制週期，一定要小於等於控制週期才可以。比如說我當前的速度環控制週期為 100ms，那麼我就要必須在 100ms 內將之前的 pid 輸出值加到最新的 pid 輸出值，所以我這裡將 fvalue 值分成 100 份，每
1ms 執行一次平滑函式，每執行一次平滑函式都在之前的基礎上增加 1%，這樣fvalue 值全部加完剛好是 100ms，當然要想形成每 ms 增加 1%，g_nspeedcontrolperiod 這個引數也要在 1ms 中斷中不斷++，直到 100ms 時間到執行速度環控制函式時將其清零。以下為 1ms 中斷服務函式。
void tim5_irqhandler(void) //定時器 1ms 中斷服務函式
else if(g_eventcount==1) //5ms 裡的第 1ms 控制一次直立環
else if(g_eventcount==2) //5ms 裡的第 2 個 1ms}}
}以上為 pid 輸出資料平滑的方法。而要想達到乙個效果，比如說平衡車開機緩慢的由當前角度達到給定角度，如果說突加乙個給定，可能很難調回來，故對給定值進行資料平滑，平滑演算法與上類似。
if(speedchangeok == false) //這個標誌位初始設為 false，當加到給定值
後設為 true
}}else}}
}這段**是在 5ms 控制一次的直立環中，g_speedangle 為給定的角度值，speedangletmp 為最終參與 pid 運算的給定值，它的值初始是為零的，當有給定值時，判斷為正給定還是負給定，然後對應著做不同的處理。**不難就不一一解釋了。
以上的兩種演算法雖然是出自於平衡車，但是我感覺它的用處不單單是平衡車，比如說某些突變的資料會對系統造成影響，這時就需要每次微量的改變，需要資料平滑。以上僅是個人的一些見解，如有錯誤之處歡迎批評指正、共同討論。
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