【源码+视频】串口6050模块打造的低成本arduino自平衡车，控制算法不断升级中。。。
本帖最后由 zhaowenwin 于 2013-12-19 11:07 编辑用自带卡尔曼滤波的串口6050模块制作的低成本自平衡小车，串口6050模块+小车底盘+L298驱动+Arduino uno R3，成本一百多。小车可以非常稳定地停在中间位置，控制算法非常简单，只用了比例控制就可以实现稳定控制了，足见串口6050模块测量精度之高。后续正在开发稳定度更高的自适应PID控制算法，希望有兴趣的朋友一起来玩，抛砖引玉，希望朋友们贡献出更稳定的控制代码。
淘宝地址：http://item.taobao.com/item.htm?id=19785706431
扫盲（大神请略过）：
卡尔曼滤波：一种高效率的递归滤波器(自回归滤波器), 它能够从一系列的不完全及包含噪声的测量中，估计动态系统的状态。能够有效提高测量精度。
比例控制：即电机的输出电压，也就是PWM的脉宽宽度正比于小车的倾角。
PID控制：在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制。
http://player.youku.com/player.php/sid/XNjM2NTczMzcy/v.swf
arduino源码：
/*
This code is used for connecting arduino to serial mpu6050 module, and test in arduino uno R3 board.
connect map:
arduino mpu6050 module
VCC 5v/3.3v
TX RX<-0
TX TX->1
GND GND
note:
because arduino download and mpu6050 are using the same serial port, you need to un-connect 6050 module when you want to download program to arduino.
Created 14 Nov 2013
by Zhaowen
serial mpu6050 module can be found in the link below:
http://item.taobao.com/item.htm?id=19785706431
*/
unsigned char Re_buf,counter=0;
unsigned char sign=0;
int M11=5;
int M12=6;
int M21=9;
int M22=10;
float a,w,Angle,T;
short sAccelerat,sAngleVelocity,sAngle,sT;
void setup() {
Serial.begin(115200);
pinMode(M11,OUTPUT);analogWrite(M11,0);
pinMode(M12,OUTPUT);analogWrite(M12,0);
pinMode(M21,OUTPUT);analogWrite(M21,0);
pinMode(M22,OUTPUT);analogWrite(M22,0);
}
void SetMotor(float v1,float v2)
{
if (v1>255){v1=255;analogWrite(M11,0);analogWrite(M12,v1);}
else if (v1>0) {analogWrite(M11,0);analogWrite(M12,v1);}
else if (v1>-255) {analogWrite(M12,0);analogWrite(M11,-v1);}
else{v1=-255;analogWrite(M12,0);analogWrite(M11,-v1);}
if (v2>255){v2=255;analogWrite(M21,0);analogWrite(M22,v2);}
else if (v2>0) {analogWrite(M21,0);analogWrite(M22,v2);}
else if (v2>-255) {analogWrite(M22,0);analogWrite(M21,-v2);}
else {v2=-255;analogWrite(M22,0);analogWrite(M21,-v2);}
Serial.print(Angle*10);Serial.print(" ");
Serial.print(v1);Serial.print(" ");
Serial.print(v2);Serial.print(" ");
}
void loop() {
float k=20;
if (sign==0) return;
sign=0;
SetMotor(Angle*k,Angle*k);
Serial.print("angle:");
Serial.print(Angle);Serial.print(" ");
Serial.print(Angle);Serial.print(" ");
Serial.print(Angle);Serial.print(" ");
Serial.print("T:");
Serial.println(T);
//delay(100);
}
void serialEvent() {
while (Serial.available()) {
//char inChar = (char)Serial.read(); Serial.print(inChar); //Output Original Data, use this code
Re_buf=(unsigned char)Serial.read();
if(counter==0&&Re_buf!=0x55) return; //第0号数据不是帧头
counter++;
if(counter==11) //接收到11个数据
{
counter=0; //重新赋值，准备下一帧数据的接收
switch(Re_buf )
{
case 0x51:
a = float(short(Re_buf <<8| Re_buf ))/32768*16;
a =float(short(Re_buf <<8| Re_buf ))/32768*16;
a =float(short(Re_buf <<8| Re_buf ))/32768*16;
break;
case 0x52:
w =float(short(Re_buf <<8| Re_buf ))/32768*250;
w =float(short(Re_buf <<8| Re_buf ))/32768*250;
w =float(short(Re_buf <<8| Re_buf ))/32768*250;
break;
case 0x53:
Angle =float(short(Re_buf <<8| Re_buf ))/32768*180;
Angle =float(short(Re_buf <<8| Re_buf ))/32768*180;
Angle =float(short(Re_buf <<8| Re_buf ))/32768*180;
T =float(short(Re_buf <<8| Re_buf ));///340.0+36.25
sign=1;
break;
}
}
}
}
废话不多说，直接上图了吧。
串口6050模块：
http://img04.taobaocdn.com/imgextra/i4/35136899/T2GZw3Xn8XXXXXXXXX_!!35136899.jpg
小车拆解图，中间绿色模块为串口6050模块
http://img01.taobaocdn.com/imgextra/i1/35136899/T2TuCOXttXXXXXXXXX_!!35136899.jpg
小车上电工作情况展示，两轮自平衡，静若处子。弱光拍摄，曝光时间较长，得益与串口6050模块高精度的姿态解算精度，稳定效果超乎想象。
http://img02.taobaocdn.com/imgextra/i2/35136899/T2uqGKXspaXXXXXXXX_!!35136899.jpg
http://img03.taobaocdn.com/imgextra/i3/35136899/T2TraGXvxaXXXXXXXX_!!35136899.jpg {:soso_e179:} arduinoSuper 发表于 2013-11-19 10:42 static/image/common/back.gif
谢谢支持！ 马上下来，晚上安我平衡车上试试 本帖最后由 邵林寺 于 2013-11-19 12:53 编辑
视频看了，感觉这个小车还有好多问题要处理。简单的比例控制不可靠，有时还要手动的去扶，这个实际上还没有达到平衡要求。小车要调试到即使用手去推这个小车，他也能自己调整到平衡状态。
之前我也用这款电机做过，平衡效果和你这个类似，后期加入了好多参数才算稳定的。楼主加油吧。
不过，这个串口模块说实话做的很好。 邵林寺 发表于 2013-11-19 12:51 static/image/common/back.gif
视频看了，感觉这个小车还有好多问题要处理。简单的比例控制不可靠，有时还要手动的去扶，这个实际上还没有 ...
呵呵，是呀，剩下的就是调参数的问题了。控制算法上再搞搞，就会有稳定版了 邵林寺 发表于 2013-11-19 12:51 static/image/common/back.gif
视频看了，感觉这个小车还有好多问题要处理。简单的比例控制不可靠，有时还要手动的去扶，这个实际上还没有 ...
高手在人间呀！ zhaowenwin 发表于 2013-11-19 13:05 static/image/common/back.gif
高手在人间呀！
收到我的消息了吗？希望能分析一下原因 “亲爱的老公”…… {:soso_e179:}{:soso_e179:}{:soso_e179:}{:soso_e179:}{:soso_e179:}{:soso_e179:}{:soso_e179:} 我想问的是这个模块本身的算法会升级么 isilcala 发表于 2013-11-19 13:17 static/image/common/back.gif
我想问的是这个模块本身的算法会升级么
算法已经是稳定版本，无须升级 邵林寺 发表于 2013-11-19 13:10 static/image/common/back.gif
收到我的消息了吗？希望能分析一下原因
上电后续保持静止1秒左右，系统将对陀螺仪进行自动校准。以后的数据才会准确 isilcala 发表于 2013-11-19 13:16 static/image/common/back.gif
“亲爱的老公”……
:lol:$人家是带把的，不搞断背。。。。
只是有个串口的问题请教一下而已。。。。 邵林寺 发表于 2013-11-19 13:21 static/image/common/back.gif
人家是带把的，不搞断背。。。。
只是有个串口的问题请教一下而已。。。。
察，忘了把背景声音给去掉了。。。。。