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    [創新制造展示] 【改裝】+直立平衡車

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    樓主
         去年自己做了一個平衡小車,使用的普通便宜減速電機,沒有使用測量速度的編碼器,小車的車架使用塑料殼子,電機使用熱膠槍膠水固定,最終小車可以直立并且跑動,但是效果不是很好,這次重新改裝設計了車架,并且使用比較好的電機以及霍爾傳感器,同時使用航空鋰電池,效果比較好。

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    21ic小喇叭 2019-9-23 10:34 回復TA
    可以繼續分享改裝過程呦 
    沙發
     樓主 | 2019-9-22 11:07 | 只看該作者
    以前小車的跑動效果,沒有速度環,小車傾斜的比較大。

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    板凳
    | 2019-9-22 21:45 | 只看該作者
    改裝過程和調試過程不分享分享

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    地板
     樓主 | 2019-9-23 14:09 | 只看該作者
    一.硬件部分
    1. 小車電池,電機,車架,測速模塊組裝照片。
    小車使用質量好的航模鋰電池,容量大,輸出電流大。
    電機使用GB37-520減速電機,現在的平衡車使用的比較多。
    車架使用單面pcb打孔安裝。
    測速模塊使用AB相霍爾傳感器,需要測量速度方向。

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    5
     樓主 | 2019-9-24 11:05 | 只看該作者
    本帖最后由 大秦正聲 于 2019-9-24 11:07 編輯

    2. 芯片模塊
    包括mcu藍牙模塊,mpu6050加速度陀螺儀傳感器模塊,電機驅動模塊以及霍爾傳感器測速模塊。

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    6
     樓主 | 2019-9-24 11:16 | 只看該作者
    3.核心控制板
    把上邊的各種模塊焊接上去,測速模塊是安裝在電機上邊,通過排線連接到板子上。另外板子上還有電源管理芯片,jtag調試接口,前進,后退指示燈。

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    7
     樓主 | 2019-9-24 11:24 | 只看該作者
    4.車架和螺絲
    使用pcb車架,下邊固定電機和電池,中間安裝控制板,上邊一層可以放東西。
    采用直徑3mm的銅柱和螺絲固定車架。

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    8
     樓主 | 2019-9-24 11:27 | 只看該作者
    5.平衡車整體照片

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    9
     樓主 | 2019-9-24 11:29 | 只看該作者
    比原來的塑料殼子車架更漂亮,更穩定可靠。

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    10
     樓主 | 2019-9-24 17:07 | 只看該作者
    本帖最后由 大秦正聲 于 2019-9-25 11:01 編輯

    二.軟件部分
    1.平衡車的控制通常包括三部分,直立環,速度環和轉向環。
    mpu6050采用模擬i2c和mcu通信,使用硬件dmp獲得陀螺儀和
    加速度數據,然后四元數轉換為歐拉角。
    2.直立環
    直立車的直立環控制部分通常只需要測量控制傾斜角和角速度,傾斜角使用
    比例控制,角速度使用微分控制,PD兩個參數需要不斷調試,直到小車可以靜止站立幾秒鐘左右。

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    11
     樓主 | 2019-9-24 17:15 | 只看該作者
    3.速度環
        速度環的控制也很重要,只使用直立環還不能保證小車長時間穩定站立和運動,
    這時候需要加入速度環控制,速度環使用正反饋,采用比例積分控制算法,對速度的偏差進行比例放大和積分控制。需要注意的是小車運動速度有方向的 ,這個通過AB相霍爾傳感器模塊實現。

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    12
     樓主 | 2019-9-25 10:42 | 只看該作者
    補充一下,硬件dmp輸出頻率最高200hz,我的程序定時器使用5ms控制直立環,
    速度環控制周期100ms。

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    13
     樓主 | 2019-9-25 10:54 | 只看該作者
    4.轉向環
    在國內nxp智能平衡小車比賽中轉向環還是非常重要的,控制的不好速度快一點
    轉彎的時候就會沖出比賽軌道。平衡車簡單的轉向控制通常采用比例控制方式,給其中的一個電機比另一個電機大一些的pwm信號,就會繞另一個電機輪胎轉動。

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    14
     樓主 | 2019-9-25 10:55 | 只看該作者
    平衡車快速轉圈視頻。

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    15
     樓主 | 2019-9-25 16:52 | 只看該作者
    5.控制算法介紹
    平衡車直立環部分通常可以使用硬件dmp,互補濾波,卡爾曼濾波三種算法,硬件dmp不透明,互補濾波比較簡單,卡爾曼濾波自己還不清楚。整個系統采用pid控制算法,直立部分采用pd控制,速度環采用pi控制,轉向環采用比例控制,然后把三部分疊加就可以了。

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    16
     樓主 | 2019-9-26 06:59 | 只看該作者

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    17
     樓主 | 2019-9-26 07:33 | 只看該作者
    效果還可以。

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     樓主 | 2019-9-26 09:35 | 只看該作者

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    19
     樓主 | 2019-9-26 09:36 | 只看該作者
    效果還不錯。

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    20
     樓主 | 2019-9-29 11:37 | 只看該作者
    三.經驗總結
       由于使用了好的機械架構以及好的電機,電池,同時使用了速度
    測量模塊,小車的穩定性和帶載能力都比以前的小車效果好。這個可以從我
    上傳的視頻演示看的出來。

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