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标题: 做的高性能两轮平衡小车 大负载 [打印本页]

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作者: xuyang1234    时间: 2014-3-15 18:32
标题: 做的高性能两轮平衡小车 大负载


在做小车的时候也能得到很多的快乐。这个小车采用的是飞思卡尔公司16位中档的单片机，性能优越，工作频率高达80MHZ,IO口数量丰富，姿态传感器采用的当前比较流行MPU6050，当然stm32，arduino也可以做，小车的程序可以移植到相应的单片机上， 在这里我和大家分享一下做小车的体会，不知道对不对（希望高手大神指正）做小车个人觉得，电机的选择是重要的， 电机的性能直接决定小车的性能，优越的电机可以使您在调试当中减去很多事情，之前选择过多种电机来做小车，最终选择的是一款超霸道的电机，该电机是直流减速电机，减速比1:30，低静音，扭矩大，效率高，电机基本没有虚位，尾部带有高速4脚霍尔芯片，配合平面16磁极的磁铁，车轮单圈输出8*30=240个脉冲，配合速度环，小车可以静止在一点，小车的性能就显得更好（现在我用的是更换了测速，采用光栅测速单圈输出4200个AB相脉冲）。电机驱动采用的是 TB6612FNG 电机驱动模块，该驱动和电机配合，的性能就不多说了。


之前用的测速传感器
[attach]176375[/attach]

现在用的测速传感器
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小车整个布局
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[attach]176378[/attach]
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小车视频优酷链接：
麻烦复制下连接，新手等级低!    youku.com/v_show/id_XNjU1NDQ1NTUy.html

小车源程序：希望对新人有帮助!!!!

[attach]176380[/attach]

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作者: zlpvch    时间: 2014-3-15 18:55
不错            

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作者: xuyang1234    时间: 2014-3-15 18:59

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作者: 电子爱好者ABC    时间: 2014-3-15 19:01
大神啊，受我一拜

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作者: Xujuango    时间: 2014-3-15 22:45
膜拜中

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作者: iqxt88    时间: 2014-3-15 22:53
不做定一下

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作者: xuyang1234    时间: 2014-3-16 00:09
需要其他的资料，我会一一上传的各位，祝大家学习工作愉快

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作者: xl1736    时间: 2014-3-16 00:25
小车的性能看上去巨屌，我是来学习LZ的滤波算法的。谢谢LZ的开源资料，膜拜膜拜！！！

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作者: banyan_city    时间: 2014-3-16 00:43
多谢楼主分享            

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作者: cqb98    时间: 2014-3-16 14:12
求电机的具体参数

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作者: fengdingkusong    时间: 2014-3-16 14:18
很不错  

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作者: rom    时间: 2014-3-16 15:00
牛

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作者: xuyang1234    时间: 2014-3-16 15:23
小车电机参数，程序里应该有的

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作者: xuyang1234    时间: 2014-3-16 16:10
mpu6050 资料
[attach]176443[/attach]

电机驱动资料
[attach]176441[/attach]

电机参数
[attach]176442[/attach]

参数整定
[attach]176444[/attach]

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作者: 酷爱diy    时间: 2014-3-17 16:53
牛人，我做了个自平衡小车车体，用STC15F2K60S2控制，程序不会移植还在那闲着呢佩服楼主的能力，会程序的就是高啊

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作者: mao001    时间: 2014-3-17 17:14
不错，顶楼主

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作者: shenhm_3    时间: 2014-3-18 10:19
小车非常稳啊

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作者: Skyujian    时间: 2014-3-18 19:51
看了视频，效果很棒啊。

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作者: rantingting    时间: 2014-3-18 20:02
比我的好，不错

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作者: fengshuai_1984    时间: 2014-3-18 20:48
赞楼主资料，赞楼主开源精神！

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作者: xiaowenshao    时间: 2014-3-18 20:54
屌爆了 谢谢开源

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作者: fengyuxiaoxiao    时间: 2014-3-18 20:54
谢谢分享！！！

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作者: xuyang1234    时间: 2014-3-18 21:17

rantingting 发表于 2014-3-18 20:02
比我的好，不错

朋友你好，我是看了你的程序，写的，只是硬件比你的要好一点，当时看你做的视频背景音乐挺喜欢的

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作者: cbailjc    时间: 2014-3-18 21:50
下载顶帖

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作者: donglaile    时间: 2014-3-18 23:07
厉害，顶顶，我做的一直在打抖

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作者: rantingting    时间: 2014-3-18 23:26

xuyang1234 发表于 2014-3-18 21:17
朋友你好，我是看了你的程序，写的，只是硬件比你的要好一点，当时看你做的视频背景音乐挺喜欢的{:smile: ...

选了好久的音乐……

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作者: ouyj_0210    时间: 2014-3-18 23:39
感谢楼主

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作者: xuyang1234    时间: 2014-3-19 09:12

rantingting 发表于 2014-3-18 23:26
选了好久的音乐……

非常有感觉啊！

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作者: cjp88811283    时间: 2014-3-19 15:23
楼主辛苦了，谢谢分享！

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作者: xuyang1234    时间: 2014-3-19 23:46
再上传一个视频给大家：视频链接：youku.com/v_show/id_XNjg3NDkzOTMy.html

[attach]177195[/attach]

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作者: 绝版彬仔    时间: 2014-3-21 23:35
敢问楼主电机哪里买的，能否发给链接，我正筹备着做

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作者: xuyang1234    时间: 2014-3-22 12:48

绝版彬仔 发表于 2014-3-21 23:35
敢问楼主电机哪里买的，能否发给链接，我正筹备着做

程序里最上方有链接啊，碉堡电机

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作者: 凡事不可强求    时间: 2014-3-22 13:24
楼主不仅是个技术牛，还是生意牛哦，呵呵，mark，收藏了

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作者: 卡斯发动机    时间: 2014-3-22 13:36
说不定仿制一个

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作者: qrytian    时间: 2014-3-23 08:39
楼主，滤波出来的波形要怎么样才算做好呢？还有啊，卡尔曼滤波的参数要怎么调整呢？我试着调整了几次参数，感觉出来的波形都一样啊

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作者: qrytian    时间: 2014-3-23 08:51
楼主，我用的5A60,卡尔曼程序和PID程序也是参照   ran  大神的。目前还没加编码器，怎么调PID也站不住，是没有速度环的原因吗？

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作者: xuyang1234    时间: 2014-3-23 11:13

qrytian 发表于 2014-3-23 08:51
楼主，我用的5A60,卡尔曼程序和PID程序也是参照   ran  大神的。目前还没加编码器，怎么调PID也站不住，是 ...

加速度环会好很多

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作者: qrytian    时间: 2014-3-23 15:02

xuyang1234 发表于 2014-3-23 11:13
加速度环会好很多

我的滤波出来后的数据总是在一个小范围内波动，不超前也不滞后，就是幅度小，有关系吗？

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作者: ali1019    时间: 2014-3-23 15:18
佩服！佩服！

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作者: xuyang1234    时间: 2014-3-24 01:44

qrytian 发表于 2014-3-23 15:02
我的滤波出来后的数据总是在一个小范围内波动，不超前也不滞后，就是幅度小，有关系吗？ ...

控制效果怎么样啊，什么主控

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作者: xuyang1234    时间: 2014-3-24 01:44

qrytian 发表于 2014-3-23 15:02
我的滤波出来后的数据总是在一个小范围内波动，不超前也不滞后，就是幅度小，有关系吗？ ...

只要电机质量好，很容易做的朋友

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作者: xuyang1234    时间: 2014-3-24 01:45

卡斯发动机 发表于 2014-3-22 13:36
说不定仿制一个

来吧，做一个

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作者: qrytian    时间: 2014-3-24 08:23

xuyang1234 发表于 2014-3-24 01:44
控制效果怎么样啊，什么主控

stc12车a60 +  6050     时间还是10ms但我调整了dt，效果好点。还有啊，请问楼主  speed=speed*0.7+speed_now*0.3  这是什么滤波方法

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作者: xuyang1234    时间: 2014-3-24 11:29
我确定啊啊，朋友，现在小车达到什么控制效果了啊

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作者: 好人不学坏    时间: 2014-3-24 14:02

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作者: xuyang1234    时间: 2014-3-29 19:07

绝版彬仔 发表于 2014-3-21 23:35
敢问楼主电机哪里买的，能否发给链接，我正筹备着做

491564428 扣Q

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作者: 电子爱好者ABC    时间: 2014-3-30 19:01
牛的一塌糊涂啊

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作者: rantingting    时间: 2014-4-10 22:56
你的车子真是越看越漂亮，我感觉只是电机的话应该没有这么大的提升，你PWM频率多少，电源什么电源？

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作者: xuyang1234    时间: 2014-4-13 20:51

rantingting 发表于 2014-4-10 22:56
你的车子真是越看越漂亮，我感觉只是电机的话应该没有这么大的提升，你PWM频率多少，电源什么电源？ ...

电机确实好的电机，电机驱动也比传统的L298效率高，电池是5200MA 6A的，我感觉还是电机和电机驱动。驱动频率应该是100HZ

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作者: rantingting    时间: 2014-4-13 21:11

xuyang1234 发表于 2014-4-13 20:51
电机确实好的电机，电机驱动也比传统的L298效率高，电池是5200MA 6A的，我感觉还是电机和电机驱动。驱动 ...

或许我对电机研究的还不够多

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作者: xuyang1234    时间: 2014-4-14 22:51

rantingting 发表于 2014-4-13 21:11
或许我对电机研究的还不够多

兄弟你用那个电机做的小车很好了啊，我只是选了一个好的电机和驱动做的，要是电机不贵的话，我就送你两个

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作者: rantingting    时间: 2014-4-15 09:17

xuyang1234 发表于 2014-4-14 22:51
兄弟你用那个电机做的小车很好了啊，我只是选了一个好的电机和驱动做的，要是电机不贵的话，我就送你两个 ...

呵呵  多谢  不用了  如果需要的话我自己买就行

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作者: 294689006    时间: 2014-4-15 09:24
受教了。。。

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作者: tearedice    时间: 2014-5-1 10:23
不错，楼主做过飞思卡尔？

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作者: xuyang1234    时间: 2014-5-3 12:52
没有啊，学过这种单片机的

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作者: laotui    时间: 2014-5-3 13:12
楼主请教一个问题，电池几伏啊？我用7.4的航模电池感觉力量差点站不住。

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作者: wx-ta    时间: 2014-5-3 13:16
有用，楼主经验多，问下dmp好用还是自己的滤波算法好用呢

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作者: logosz    时间: 2014-5-3 13:24

xuyang1234 发表于 2014-5-3 12:52
没有啊，学过这种单片机的

楼主，看了你的程序， 陀螺仪积分得到的角度值Angle_gy好像没有没有使用啊[attach]188177[/attach]

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作者: xuyang1234    时间: 2014-5-3 14:07
滤波分析用的

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作者: justdomyself    时间: 2014-5-3 15:03

xuyang1234 发表于 2014-3-23 11:13
加速度环会好很多

你的码盘是怎样安装的    我的安装不好    有的时候有反应   有的时候根本没反应

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作者: xuyang1234    时间: 2014-5-3 23:32
电机和码盘是配套的，直接用就行，另外电机要选择好

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作者: xuyang1234    时间: 2014-5-3 23:32

justdomyself 发表于 2014-5-3 15:03
你的码盘是怎样安装的    我的安装不好    有的时候有反应   有的时候根本没反应
...

电机和码盘是配套的，直接用就行，另外电机要选择好

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作者: xuyang1234    时间: 2014-5-3 23:33

logosz 发表于 2014-5-3 13:24
楼主，看了你的程序， 陀螺仪积分得到的角度值Angle_gy好像没有没有使用啊 ...

滤波分析用的

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作者: logosz    时间: 2014-5-4 09:41

xuyang1234 发表于 2014-5-3 23:33
滤波分析用的

恩，我在其他部分没见引用这个变量，你的意思是不是说这个只是调试时候用的，实际小车没有这一句代码也可以正常运行是吧

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作者: xuyang1234    时间: 2014-5-4 21:05
恩，程序分析部分没有在程序里啊

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作者: justdomyself    时间: 2014-5-5 18:20
光栅的那个  电机和码盘不是配套的吧  貌似和rantingting的那个是一个码盘和编码器  


还是你的pid参数是怎么调节的       你上传的那个里面没有提到啊  

我当时试的时候  车子总是站不稳    总是一倾斜就向一侧倒   
还有  就算没有速度环    平衡应该是没有问题的     要不载人的车子如何正常使用

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作者: justdomyself    时间: 2014-5-5 18:21
你那个霍尔传感器  1圈输出多少个冒充啊    和这个光栅的有啥区别                霍尔传感器是电机自带的么        

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作者: xuyang1234    时间: 2014-5-7 20:36

justdomyself 发表于 2014-5-5 18:21
你那个霍尔传感器  1圈输出多少个冒充啊    和这个光栅的有啥区别                霍尔传感器是电机自带的 ...

精度不一样，光栅的精度比霍尔的要高150倍左右

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作者: xuyang1234    时间: 2014-5-7 20:43

justdomyself 发表于 2014-5-5 18:20
光栅的那个  电机和码盘不是配套的吧  貌似和rantingting的那个是一个码盘和编码器  

测速精度要4到5倍，电机性能更好，
下面复制一位大神的讲解，先感谢一下您！
                       1、关于加速度计的转换系数                        要制作自平衡车，角度和角速度的计算就很重要。关于加速度计和陀螺仪的使用就不多说了，他们一个用来测加速度计，一个用来测角速度。                        把从加速度计读出来的数据转换成角度，要乘以一个比例系数。在转换成角度角度的过程中，可以完全不用三角函数（因为车的倾角其实不会超过正负10度，后面会提到），直接把（最大值-最小值）/90（/2如果有正负的话）作为比例系数就可以了（这样可以和真实角度比较）。其实理论上这个比例系数是什么都可以，因为后面陀螺仪转换系数是根据加速度计的转换比例系数跳出来的，所以加速度计的比例系数无论是什么值都没有影响。                                        2、关于陀螺仪转换系数                        陀螺仪的转换系数需要根据滤波的波形来调（我是在飞思卡尔公布的官方方案中看到的，经实践千真万确），陀螺仪的转换系数不用去算，只需要通过看波形去调就可以了，直到不超调也不滞后就可以了，具体的可以看附件官网方案中的93页（第二版）。                                         3、关于滤波                         角度滤波有很多方案，我所知道的是互补滤波、官网的方案和卡尔曼滤波，我的感想是什么滤波都不重要，重要的是参数要调好。                        互补滤波：这是很简单也很实用的方法，其实和官网的方案有一点类似的地方，在网上有一个很著名的20页的PPT文件The Balance Filter，介绍的是互补滤波，相信大家看了之后都会明白的。在文件中，作者把高通滤波系数a和时间常数T（涛，不知道怎么打出来）及采样周期dt用一个公式建立了联系，而我的经验是，我们不要用这个公式去计算。高通滤波系数取0.98（不能比0.98再小了，会不平滑），采样周期根据你程序的需要是多少就多少（5ms的效果会比10ms好很多，越小越好），滤波可以通过调陀螺仪的转换系数达到很好的效果。也就是说，用互补滤波的关键调试参数是陀螺仪转换系数，把加速度计转换系数、高通滤波系数和采样周期定好之后，只需要调试陀螺仪转换系数就可以达到满意的效果了                       PS：互补滤波的效果一定不差，我看过网上用互补滤波和单纯的P控制达到很好的效果的。                       官网滤波方案：我总觉得官网的和互补滤波有些相似，经实验，效果也是很好的。具体的公式在参考方案里面也有。调试的关键就是陀螺仪转换系数。                       卡尔曼滤波：一直没用过，也不会用，主要是没弄懂。我不喜欢用一知半解的东西，因为出现问题的时候排查不出来或者不知道怎么解决问题。网上也有很多卡尔曼滤波的程序，因为一直看不懂，就连试也没试。如果会用的话，效果应该是好的，但我不会用。如果有谁用兴趣的话还请多多指教，互相交流一下。                       4、关于控制                       当然有再好的角度和角速度控制不好的话也是站不好的。控制就用一般的PID控制，PWM=P*角度+D*角速度，这里没用积分控制，效果已经很好了。                       在官网的方案中，还加上了死区电压，我的最大的体会就是，这个死区电压是可以不要的，而且不要更好（或者去一个小一点的值）。                       这样的话就要把P调的很大。具体是多大呢，至少是电机满值的十分之一（五分之一甚至三分之一都是没问题的），例如电机最大输出是1的话，P取0.1、0.2、0.3都是没问题的（官网的方案好像是取的0.3），如果点击最大输出是5000的话，那么P取500、1000、1500都是可以的，（当然前提是加速度计转换系数转换出来的角度值和真实值相当，否则另当别论）。所以车模的角度应该不会超过正负十度，因为当P=0.3的时候，车模有三度多的偏差时电机就满电压输出了。我之前就是一直用一个很小的P去调，原来所有的问题就在于把P调大就可以了。                       至于D的话，大概在P的七十分之一或八十分之一之间都是可以有很好的效果的。这个关系就和加速度转换系数没有关系了。比如官网中P=0.3则D=0.3*1/75=0.004，在我这里P=1000，则D=1000*1/75=13.3，效果都是很好的。PS：这个关系只是在车模静止平衡时的关系，行进中的关系我还没有实验过。                                                       附官网车模调试录像资料                        调试指南                           http://v.youku.com/v_show/id_XMzUzMzE1MDI4.html                           多车演示                           http://v.youku.com/v_show/id_XMzUyNTQyNjM2.html                           调试全过程                           http://v.youku.com/v_show/id_XMzUyNTUwOTI0.html                        5、说明                      （1）陀螺仪的过冲是一个严重问题，高通滤波的那个电容是不可取的，要把它去掉才好。                      （2）每一步都是关键，要真正理解原理才会知道怎么调，还有各个参数的极性要设置好。                      （3）欢迎交流

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作者: zhudadragon    时间: 2014-5-7 21:20
mark，高性能两轮平衡小车，顶，做得很好！

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作者: zhzj2007    时间: 2014-5-7 21:52
学习                  

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作者: wsh    时间: 2014-5-7 23:58
牛逼得很，谢谢分享

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作者: skyxjh    时间: 2014-5-8 12:48
效果很好啊，顶一个。

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作者: YANGTUTAI    时间: 2014-5-8 13:47
小车非常稳啊

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作者: xuyang1234    时间: 2014-5-9 23:11

justdomyself 发表于 2014-5-5 18:20
光栅的那个  电机和码盘不是配套的吧  貌似和rantingting的那个是一个码盘和编码器  

没有速度环，小车没有抵抗力的

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作者: justdomyself    时间: 2014-5-10 01:05

xuyang1234 发表于 2014-5-9 23:11
没有速度环，小车没有抵抗力的

但是载人的那种平衡车   貌似没看到有用编码器之类的啊

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作者: xuyang1234    时间: 2014-5-11 13:29

justdomyself 发表于 2014-5-10 01:05
但是载人的那种平衡车   貌似没看到有用编码器之类的啊

载人的好像还有其他的算法，有时间去研究一下

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作者: rantingting    时间: 2014-5-29 22:23
买了两片TB6612FNG，测试的时候全部烧了，你调试的时候有烧过么，不知道是芯片问题还是电路问题，感觉电路没什么问题，电机稍微堵的时候芯片就挂了，感觉芯片很脆弱……

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作者: andmain999    时间: 2014-5-30 16:41
围观中。。

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作者: JQ_Lin    时间: 2014-5-30 16:53
羡慕年轻人！
顶！！

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作者: wsm80828    时间: 2014-5-31 07:50
谢谢分享

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作者: 落叶知秋    时间: 2014-5-31 12:11
下载顶贴~！

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作者: 六月峰    时间: 2014-5-31 20:56
楼主开网店的？刚在淘宝上看到一样的图片、视频，莫非楼主做的太好了被人盗去做宣传了？

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作者: xuyang1234    时间: 2014-6-1 12:07

六月峰 发表于 2014-5-31 20:56
楼主开网店的？刚在淘宝上看到一样的图片、视频，莫非楼主做的太好了被人盗去做宣传了？ ...

同一个人，开源

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作者: flotox    时间: 2014-6-7 16:43
MARKMARKMARK

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作者: pz91    时间: 2014-6-9 15:38
LZ我准备仿作一个，不知道AVR的单片机可以做吗

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作者: xuyang1234    时间: 2014-6-11 22:15

pz91 发表于 2014-6-9 15:38
LZ我准备仿作一个，不知道AVR的单片机可以做吗

可以的啊

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作者: pz91    时间: 2014-6-16 09:51

rantingting 发表于 2014-3-18 23:26
选了好久的音乐……

lz的背景音乐确实很有感觉，不知道叫什么

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作者: 技术平原    时间: 2014-6-17 00:54
楼主太厉害了，以后还请多多分享。

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作者: xuyang1234    时间: 2014-6-19 21:04
好啊，哈哈

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作者: dfzcx    时间: 2014-6-22 14:11
谢谢分享

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作者: 10xjzheng    时间: 2014-7-2 12:36
谢谢楼主

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作者: 442502587    时间: 2014-7-6 19:45

pz91 发表于 2014-6-16 09:51
lz的背景音乐确实很有感觉，不知道叫什么

she is my sin

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作者: xuyang1234    时间: 2014-7-11 09:18

442502587 发表于 2014-7-6 19:45
she is my sin

用酷狗收索NBA 歌曲就里面很多的

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作者: moonspell    时间: 2014-7-11 09:32
高手在民间

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作者: luckytwt1984    时间: 2014-8-5 21:22
谢谢楼主分享，改天做一个玩玩

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作者: xuyang1234    时间: 2014-8-8 21:30

rantingting 发表于 2014-5-29 22:23
买了两片TB6612FNG，测试的时候全部烧了，你调试的时候有烧过么，不知道是芯片问题还是电路问题，感觉电路 ...

没有啊，芯片要原装的应该没有问题

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作者: wengxiaoming    时间: 2014-8-10 14:58
高手在民间，感谢分享

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作者: limaotaizi    时间: 2014-8-10 15:21
牛人~~~~~~~~~~

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作者: backlaneboy    时间: 2014-8-11 12:38
楼主，我想请教一下你的平衡车算法。你的车采用了速度闭环，我想问一下你的速度闭环是怎么加到最终的PWM输出里去的？是采用了串级PID还是直接把速度、速度积分、角度、角度积分加起来？

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