ジャイロスコープなしで二輪ロボットを動かして安定させることは可能ですか？

このような 2輪ロボットで、静止したまま安定させることができました。これは、車輪の位置を読み取って位置を決定するデジタルフィードバック制御システムを使用して行われ、車輪モーターからの自然な逆起電力がフィードバックループで速度を決定するために使用されました。根軌跡アルゴリズムを使用して設計され、安定性を維持し、パフォーマンスパラメーター（オーバーシュート率、整定時間など）を調整するように設計されたPIDコントローラーで安定しました。安定性を保ちながら同時に前進させたいと思っていましたが、それを実現できるリニアコントローラーの設計方法を理解できませんでした。ロボットを前進させることと、 車輪のフィードバックコントローラーを使用して安定させますか、それともジャイロスコープが必要ですか？

加速度計、マーカーの光学追跡、床に向けられた深度センサーなど、方向を測定する他の方法を使用できます。

静止構成でなんとか安定させることができたとしても、一定の速度で安定させることがどれほど難しいかはわかりません。システムモデルの観点から見ると、いくつかの速度オフセットを除いて実質的に同じものになります。速度間の遷移がそれほど大きくない場合、自然なシステム摂動の範囲内に収まるはずです。

システムの状態を検出するには、いくつかのセンサーが必要です。

最初にシステムを状態空間形式に線形化し、次に使用するセンサーを検討します。次に、観測可能かどうかを確認します。観測可能な場合は、推定された状態をコントローラーにフィードできます。

現在、ホイール位置と逆起電力（速度用）を直接測定として使用しているようです。可観測性マトリックスをチェックしないと、システムが観測可能かどうかわかりません。

数学的には、現在回転（ほとんど）が行われているという事実により、可能なパラメーターとしてそのパラメーターが削除されています。基本的に、フィードバックで角速度を使用しながら、大きな可変角速度成分を受け入れるようにアルゴリズムを再設計する必要があります。ノイズが少ないほど、単純に位置の差を適用して別の制御パラメーターを導出する可能性が高いため、結果の可能性が高くなります。というか、それが一つの方法です。別の制御入力が必要なように見えますが、加速度計である必要はありません。地平線、固定マーカーの位置、さらには傾斜センサーを使用できます。