|
|
第二階段目標：
如標題所述，真正的入門級平衡車，真的低成本，不用陀螺儀和加速度傳感器，用超聲波測距實現(xiàn)平衡的小車！��！
見 114# 介紹�。�！
第一階段總結(jié)：
1# 第一版詳細資料。
42# MPU6050-DMP輸出穩(wěn)定性測試，DMP每次啟動后均要20秒左右后角度輸出才穩(wěn)定，使用者要注意此問題�。�！
43# 第二版小車，硬件做了塊PCB底板，換了一個全光耦隔離的L298N模塊，這個版本做兩款軟件：一是單側(cè)碼盤測速，另一是用PWM輸出值取代測速碼盤，效果也不錯。
50# 藍牙手機控制助手，編寫了一個簡單的安卓控制平衡小車的程序。
56# 自平衡小車參數(shù)整定方法，針對前面一些經(jīng)驗和教訓(xùn)，總結(jié)了參數(shù)調(diào)整中的一些問題。
63# 不用MPU6050的DMP輸出，采用原始數(shù)據(jù)一階互補濾波解算角度，也不用PID庫，直接編寫PID計算，效率更高，穩(wěn)定性與控制效果也更好。
65# 第三版源代碼，測試數(shù)據(jù)和最新視頻效果。
2014.12.4
以下為原1#貼內(nèi)容
一、基本材料
1、Arduino Pro Mini模塊
2、CP2102模塊
3、MPU6050模塊
4、CH06藍牙模塊
5、L298N驅(qū)動模塊
6、測速傳感器模塊
7、小車底盤
二、硬件設(shè)計
1、Arduino Pro Mini + MPU6050測試驗證
Arduino Pro Mini模塊與MPU6050模塊的連線圖見前面圖片，即：SDA接A4，SCL接A5，VCC接VCC，GND接GND，INT接2。
下載：i2cdevlib-master（https://github.com/jrowberg/i2cdevlib）
****MPU6050庫的安裝方法*************************
a. 下載arduino編譯器，目前版本為1.0.5。
b. 下載MPU6050庫。進入“https://github.com/jrowberg/i2cdevlib”，點擊“zip”即可。
c. 安裝。將上一步下載的“I2Cdev”、“MPU6050”兩個文件夾拷貝到“arduino-1.0.5libraries”目錄下。
運行arduino可以在例子中看到MPU6050。OK！
2、硬件原理圖
Arduino-Pro-Mini-schematic.pdf
(37.43 KB, 下載次數(shù): 13)
2016-4-11 01:59 上傳
點擊文件名下載附件
其中D2S為外部中斷0的接線選擇：一種選擇是MPU6050的DMP方式，這種方式就只能用一個測速碼盤計數(shù)了；另一種選擇是用兩個測速碼盤計數(shù)，但不能用MPU6050的DMP方式。
三、軟件設(shè)計
1、源代碼
WJY_DIY_v1_2.rar
(3.23 KB, 下載次數(shù): 28)
2016-4-11 01:59 上傳
點擊文件名下載附件
2、說明
此處雖然用了速度PID，但這個的輸入是碼盤計數(shù)值，這個值其實不是速度，而是速度的累加，也就是速度的積分，所以其Sd、Sp這兩個參數(shù)分別對應(yīng)于速度環(huán)的P系數(shù)和I系數(shù)，也就實現(xiàn)了速度環(huán)的比例和積分這兩項。
PID調(diào)節(jié)公式：PWMOut = KAp*angle + KAd*angle_velocity + KSp*speed + KSi*position
四、參數(shù)整定
1、先將 kp、ki、 kd、 sp、 si、sd 均設(shè)置為0；
2、先設(shè)定一個電機的起步補償值，因為這個之不同，就相當(dāng)于使用了不同的電機，這個值的選擇，是根據(jù)你自己搭建完平臺后，通過測試左右電機的起步值和停止值，然后綜合考慮設(shè)定的，也沒什么理論指導(dǎo)，在起步和停止之間分別候選幾個，然后根據(jù)不同的補償值，在分別調(diào)整PID的系數(shù)，這樣優(yōu)選一組即可；
3、逐漸增大 kp 使得小車剛剛來回擺動；
4、再逐漸增大 kd 使得小車的擺動消失，再繼續(xù)增大 kd 小車會出現(xiàn)抖動，適當(dāng)減小 kd，使得小車相對平穩(wěn)即可；
5、接下來調(diào)節(jié) sd（注意不是 sp，理由見軟件設(shè)計的說明部分），使得小車能夠來回走動（不是擺動，也不是抖動）；
6、最后逐漸增大 sp，使得小車能夠相對穩(wěn)定；
7、什么程度為好，自己花一定的時間慢慢摸索，就能逐漸體會到自己的一套“主觀”標準了！
8、最后一個參數(shù)也要注意，就是“抗積分飽和”值，這個值的選擇我感覺與 sp 的大小有關(guān)，自己摸索吧，這個值如果選擇太大會出現(xiàn)往一邊跑，最后跌倒在地；如果太小會很快倒地。
五、初步成果
1、靜態(tài)照片
2、運行曲線圖
3、視頻
六、問題及解決方案
1、電機性能測試
小車平臺裝配完畢，應(yīng)測試一下，兩個電機的特性，測試程序如下：
WJY_DIY_test.rar
(1.01 KB, 下載次數(shù): 19)
2016-4-11 02:01 上傳
點擊文件名下載附件
用此程序分別測試兩個電機的啟動值和停止值，也可測量兩個電機的速差。
2、電機干擾問題
電機一起動，Arduino + MPU6050就無法工作，這個問題，在各論壇中均有提及，我這里采取的措施是，電機單獨用一塊7.4V的鋰電供電，并且L298N的所有控制線均用光耦隔離。
3、系統(tǒng)供電
除上述電機供電外，系統(tǒng)其他部分的供電絕不可僅用 Arduino Pro Mini 上的穩(wěn)壓電源給其他部分供電， Arduino Pro Mini 上的穩(wěn)壓電源輸出所能提供的電流有限，我這里僅用他給 MPU6050 模塊供電，藍牙串口模塊單獨用一個低壓差穩(wěn)壓模塊給其供電。
七、參考資料
1、pz_cloud 的：做了一個小小的自平衡小車（更新完整版，附視頻）
http://www.geek-workshop.com/thread-5688-1-1.html
2、匠人的百寶箱：《自平衡兩輪車》講義 http://bbs.21ic.com/blog-24110-84728.html
3、求助：用MPU6050，L298N控制的平衡小車，運行1分鐘就死機，（含詳細代碼注釋！已上...
http://www.geek-workshop.com/thread-1548-1-1.html
4、MPU6050庫，https://github.com/jrowberg/i2cdevlib
i2cdevlib-master.zip
(295.46 KB, 下載次數(shù): 13)
2016-4-11 02:01 上傳
點擊文件名下載附件
5、PID庫：
PID_v1.zip
(7.47 KB, 下載次數(shù): 19)
2016-4-11 02:01 上傳
點擊文件名下載附件
|
|
[復(fù)制鏈接]
