Để có thể điều khiển robot giữ cân bằng thì thông tin về góc nghiêng của robot đóng vai trò quan trong nhất. Giá trị góc nghiêng được cung cấp bởi cảm biến IMU tích hợp gồm có cảm biến gia tốc và cảm biến con quay hồi chuyển. Hai cảm biến này là dạng cảm biến vi cơ điện tử nên rất nhạy với rung động. Giá trị góc thu trực tiếp từ cảm biến có dao động rất lớn và phải được xử lý lọc nhiễu trước khi đưa vào giải thuật cân bằng.
Hình 4.1 trình bày kết quả so sánh giá trị góc nghiêng theo trục y thu trực tiếp từ cảm biến IMU (đường màu xanh lá), giá trị góc nghiêng theo trục y của bộ lọc Complementary (đường màu xanh dương) và góc nghiêng theo trục y của bộ lọc Kalman (đường màu đỏ).
Hình 4.1 Biểu đồ so sánh góc nghiêng theo trục y của bộ lọc Complementary, bộ lọc Kalman và góc nghiêng theo trục y thu trực tiếp từ cảm biến IMU
Đây là dữ liệu thu thập sau khi được đưa qua cổng UART và được vẽ bằng phần mềm Labview. Kết quả như Hình 4.1 cho thấy giá trị góc nghiêng theo trục y
của robot từ hai bộ lọc Complementary và Kalman có độ ổn định cao hơn so với giá trị góc nghiêng theo trục y thu trực tiếp từ cảm biến.
Hình 4.2 Biểu đồ so sánh thời gian đáp ứng giữa bộ lọc Complementary và bộ lọc Kalman
Trên Hình 4.2 bộ lọc Kalman (đường màu đỏ) có thời gian đáp ứng chậm hơn so với bộ lọc Complementary (đường màu xanh lam). Tuy nhiên để biết được bộ lọc Complementary hay bộ lọc Kalman có độ ổn định cao hơn thì độ ổn định ngõ ra của hai bộ lọc được biễu diễn như Hình 4.3.
Hình 4.3 Biểu đồ so sánh độ ổn định ngõ ra của bộ lọc Kalman với bộ lọc Complementary
So với bộ lọc Kalman (đường màu đỏ) thì bộ lọc Complementary (đường màu xanh lam) dễ thực hiện và ít tốn tài nguyên xử lý của bộ vi điều khiển hơn do đó khả năng đáp ứng về mặt thời gian nhanh hơn, kết quả này được so sánh và mô tả như trong Hình 4.2. Xét tại vị trí góc theo trục y khi robot đứng cân bằng là 86.6°, so với bộ lọc Complementary thì bộ lọc Kalman có thời gian đáp ứng chậm hơn nhưng độ ổn định của bộ lọc Kalman lại có độ dao động nhỏ hơn và khả năng ổn định cao hơn, ít bị trôi so với bộ lọc Complementary khi đươc vẽ trên phần mềm Labview như Hình 4.3.