超声自平衡小车（新手入门自平衡小车最佳方案）

wujingyu

9、后记

在完成上述工作之后，又进行了一些不成系统的零散实验性的工作。第一项工作是在上述平台上增加了一个具有AB相编码输出的测速单元，将小车的速度控制作为最终目标，以调整平衡设定距离来控制小车的速度为手段，这样就可实现超声自平衡小车在变化的坡度上保持动态稳定平衡。

小车平衡算法一般有两种：一种是平衡（角度或距离）PID + 速度PID；另一种是，速度PIDà平衡PID。这第二种就是用速度PID的输出去改变平衡PID的目标值。要实现超声自平衡小车在变化的坡度上保持动态稳定平衡，就必须采用这第二种控制算法。

另外，网络上有些人利用控制电机的PWM输出值，代替测速单元，近似的给出小车的速度。对于此问题我也简单的测试和分析过，现简要谈谈我对这一问题的看法：这种方式在一定的条件下是可以近似替代的，前提是在水平的地面上，地面不能有影响小车运动的各种障碍物，第三个是小车的响应不能太滞后。如果这三条不能满足，此方案不可取。

这项工作的验证比较简单，就是在有测速单元的小车上，同时增加PWM输出模拟测速，将两个测速的结果输出，对输出的数据画出曲线，就可直观的看出两者的差距。

另一项工作是，在原有的平台上增加了一个升压模块，将L298N的Vin由以前的7.4V提高到12V，小车的稳定性有一定的改观，关于这一点一是通过观察就可感觉到平衡的稳定性有所提高，另外通过数据分析也可明显的得出结论。在两种电压（注意，此时的Kp、Kd、PB等参数都要做相应的调整，使得每种电压下都是最佳状态）下，将PID的输出值（这个值是在输出限制在255以内之前的值），观察超过255的频数就可得出结论，如果超过255，在输出之前被限制了，就说明这次调整是不到位的。

第三项工作是增加了一个四通道遥控开关，实现了小车的前进、后退、左转、右转功能，这项工作中就利用PWM的输出近似得出小车的速度。这个遥控开关也很便宜，虽然只有A、B、C、D四个按键，但可以轻易的做到八个有效状态的控制。这八个状态分别为：A、B、C、D、AB、CD、AC、BD。

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遥控超声自平衡小车视频


坡度动态改变时的超声自平衡小车视频（拆了门板做的测试）


平面与坡度上的超声自平衡小车

简单侣图

Len_Echo = pulseIn(EchoPin,HIGH);
  if((Len_Echo <1000) && (Len_Echo >300)) 程序中，这两句不太懂，1000和300是指距离多少？

简单侣图

wujingyu 发表于 2015-2-7 21:08
最新二代超声自平衡小车超级稳定！！！

同样没有采用测速码盘，也没有虚拟的速度环调节，改进的地方有两 ...

图片很赞，背景也不错哦哈哈。对了，我在用和你一样的L298N的时候,我会出现L298N突然指示熄灭灯，然后就不工作了，但是我测+12v和GND两端时候是正常的工作电压的。我把L298N的输出+5v也是用于供arduino电的。不知道你是这样做吗？有出现这种情况吗。

wujingyu

简单侣图 发表于 2015-2-7 21:57
Len_Echo = pulseIn(EchoPin,HIGH);
  if((Len_Echo 300)) 程序中，这两句不太懂，1000和300是指距离多少？ ...

第一句是测量超声波测距模块输出脉冲的宽度；

对应距离公式：uS/58=厘米或者 uS/148=英寸；或是：距离=高电平时间*声速（340M/S）/2；建议测量周期为 60ms 以上，以防止发射信号对回响信号的影响。（这是模块说明书给出的说明）

我实际采用的测量周期小于4ms！！！

wujingyu

简单侣图 发表于 2015-2-7 23:26
图片很赞，背景也不错哦哈哈。对了，我在用和你一样的L298N的时候,我会出现L298N突然指示熄灭灯，然后就不 ...

Arduino供电为什么不用12V呢？L298的5V输出应该不是很好的（不干净），你的电机是12V的吗？工作电流是多少？

我的电池供电是7.4V，电压没那么高。另外，我的Arduino也是电池直接供电的，没出现过你那种情况。

wujingyu

二代超声自平衡小车视频

比我之前用同样底盘使用MPU6050传感器制作的要稳定很多！！！

简单侣图

wujingyu 发表于 2015-2-7 23:50
Arduino供电为什么不用12V呢？L298的5V输出应该不是很好的（不干净），你的电机是12V的吗？工作电流是多 ...

我的电机和你的一样啊，TT马达，arduino你是用电池直接供电是吧？一块电池全包供电。

wujingyu

简单侣图 发表于 2015-2-8 13:05
我的电机和你的一样啊，TT马达，arduino你是用电池直接供电是吧？一块电池全包供电。

你的供电电压是12伏还是7.4伏？

简单侣图

wujingyu 发表于 2015-1-26 13:43
根据zwltanf的“弄个教程出来”的建议，陆续发一些相关技术资料，如果感兴趣的人多，再发一些关键的调试相关 ...

想问一下弱智的问题，电位器有三个脚，中间脚就是所谓的An（A1,A2..）吗?我把有旋钮下面的脚接An（A1,A2..）直接连arduino灯都熄灭，估计好像这样短路似的，求解答

wujingyu

简单侣图 发表于 2015-2-8 16:04
想问一下弱智的问题，电位器有三个脚，中间脚就是所谓的An（A1,A2..）吗?我把有旋钮下面的脚接An（A1,A2. ...

我用的这个电位器两端分别接+5V和GND，中间接An。

pumpitup

很想做一下的说

简单侣图

wujingyu 发表于 2015-2-8 15:10
你的供电电压是12伏还是7.4伏？

供电是2节18650电池，万用表测得充满电时候是8.4v左右吧，我现在的L298N现在正常工作了，原来估计连错线，但是电机没什么转动的反应

wujingyu

简单侣图 发表于 2015-2-8 17:59
供电是2节18650电池，万用表测得充满电时候是8.4v左右吧，我现在的L298N现在正常工作了，原来估计连错线， ...

IN1~IN4，ENA、ENB输出的逻辑正确吗？电机没反应，怎么能说L298N正常工作了呢？先单独测试L298N，将ENA、ENB与+5V短接，再将IN1、IN3接+5V，IN2、IN4接GND，接上电机，看看能否正常转动。

简单侣图

wujingyu 发表于 2015-2-8 18:25
IN1~IN4，ENA、ENB输出的逻辑正确吗？电机没反应，怎么能说L298N正常工作了呢？先单独测试L298N，将ENA、 ...

原来我刚才不小心把超声波SR04的trig和echo接反了，现在电机可以转，但是电机一直后退，我不知道怎么调节参数比较好，谢谢你的细心回答了

wujingyu

简单侣图 发表于 2015-2-8 20:23
原来我刚才不小心把超声波SR04的trig和echo接反了，现在电机可以转，但是电机一直后退，我不知道怎么调节 ...

把你的小车拍张照片发上来，你说的前后是指超声波模块位置为前吗？要是这样的话，调节电位器PB，使其平衡角设定值减小，直到小车不往两边跑。