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楼主: wujingyu

超声自平衡小车(新手入门自平衡小车最佳方案)

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 楼主| 发表于 2015-2-7 21:08:07 | 显示全部楼层
本帖最后由 wujingyu 于 2015-3-23 15:09 编辑

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。

http://item.taobao.com/item.htm? ... &_u=h79shmu9b71
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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

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发表于 2015-2-7 21:57:32 | 显示全部楼层
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?
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发表于 2015-2-7 23:26:49 | 显示全部楼层
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。
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 楼主| 发表于 2015-2-7 23:46:33 来自手机 | 显示全部楼层
本帖最后由 wujingyu 于 2015-2-8 08:52 编辑
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!!!
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 楼主| 发表于 2015-2-7 23:50:28 来自手机 | 显示全部楼层
本帖最后由 wujingyu 于 2015-2-8 08:40 编辑
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。
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 楼主| 发表于 2015-2-8 08:36:48 | 显示全部楼层
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!!!
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发表于 2015-2-8 13:05:45 | 显示全部楼层
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。
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 楼主| 发表于 2015-2-8 15:10:15 来自手机 | 显示全部楼层
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?
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发表于 2015-2-8 16:04:14 | 显示全部楼层
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
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 楼主| 发表于 2015-2-8 17:21:37 来自手机 | 显示全部楼层
本帖最后由 wujingyu 于 2015-2-8 17:23 编辑
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。
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发表于 2015-2-8 17:45:08 | 显示全部楼层
很想做一下的说
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发表于 2015-2-8 17:59:13 | 显示全部楼层
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
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 楼主| 发表于 2015-2-8 18:25:23 | 显示全部楼层
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。
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发表于 2015-2-8 20:23:56 | 显示全部楼层
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
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 楼主| 发表于 2015-2-8 21:08:22 来自手机 | 显示全部楼层
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。
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