自平衡双轮小车前后摇晃幅度较大,可能的原因是什么?

qhunter · 发表于 2010-9-10 07:17:26

我采用了zlstone大大发布的自平衡小车代码,试做了一台自平衡小车.
我使用了arduino168.在制作过程中发现小车前后摇晃幅度较大.

我怀疑是电机问题,但我换过了3种电机,有便宜的玩具电机,以及不错的减速电机,我发现问题依旧.

根据公式Torque = AngleError * Kangle + AngularRate * Krate + VelocityError * Kvel + IntegratedVelocityError * Kivel

我使用单轴加速度计和单轴陀螺仪来计算AngleError 和AngularRate ,使用霍尔元件来计算速度和位移.

在调节过程中,我发现随着Kangle的增大,小车会变得"坚挺",不会轻易地前后摇摆, 但Kangle 的增大也会让小车出现剧烈的自激震动
随着 Krate 的增大,小车的自激震动会得到一定程度的缓解,但怎么也调整不到很稳定的水平.

我试过100Hz\200Hz\500Hz的计算/调节pwm频率,但效果不明显.

究竟是我的加速度计\陀螺仪不够好,还是我在计算AngleError 和AngularRate 的时候因为参数不对导致无法调节平稳?

请各位大大帮我解惑!

qhunter · 发表于 2010-9-12 00:48:41

这些是我的小车的图片.小车是使用dfrobot的4WD改装的,换装了大轮子\好点的减速电机\加装了1602显示器等.电池是12V的.
这个小车都是用买来的成品稍加改装,其实可以不换轮子和电机,因为我已经肯定摇晃的问题不是电机和轮子引起的...
小车也没用自制的电路板,也没有焊接任何飞线在电路板上.缆线都是插接的.
无线模块使用了很奢侈的XBee pro.其实没必要,只是很早以前买的,不想让它们继续落灰罢了.

Zlstone大哥,各位论坛上的大大们,一定要帮忙啊~为什么俺的小车使劲的晃呀...

(原文件名:1.jpg) 小车俯视图

(原文件名:2.jpg) 小车站立,可以看到许多灯都亮着

(原文件名:3.jpg) 这是遥控器

(原文件名:4.jpg) 小车和遥控器

(原文件名:5.jpg) 电机轴末端的小磁铁和霍尔元件

(原文件名:6.jpg) 电路板

qhunter · 发表于 2010-9-12 13:47:50

我用arduino做的双轮自平衡小车视频

http://v.youku.com/v_show/id_XMjA1Nzg5OTg0.html

huifeima · 发表于 2010-9-23 22:30:58

代码发出来，帮你看看吧

38293312 · 发表于 2010-11-19 11:12:23

头重脚轻，重心太高。导致角度变化频率超出了传感器和电机控制的固有频率。

ieddd797 · 发表于 2010-11-19 11:22:49

前后加配重把，或者把电池分别放在电机两侧，降低重心，保持平横容易一些

feng_matrix · 发表于 2010-11-19 12:27:33

回复【楼主位】qhunter

......
在调节过程中,我发现随着Kangle的增大,小车会变得"坚挺",不会轻易地前后摇摆, 但Kangle 的增大也会让小车出现剧烈的自激震动
.......

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楼主遇到的矛盾，多数DIY平衡车的都会遇到。能"坚挺"说明反馈扭矩足够，但坚挺时的PID参数又反馈量过大导致自激
这说明楼主很有可能没有做好【低通滤波】，因为PID过程不仅放大传感器输入信号中的低频运动反馈成份。
电机及机械本身产生的高频振动及扭矩波动一并被放大反馈了，这些高频信号容易产生系统自激，一定要用过滤。

做惯性控制【低通滤波】很重要，因为电系统时间常数与机械系统时间常数不是一个数量级，这点容易忽视。

另重心高容易产生水平位移，电流也有增加，但对零点平衡影响不大。
我的小车也是头重脚轻，最上层有8节锂粒子电池，甚至还在电池上方装过小车总重一倍以上的负载，一样不影响。

DIY两轮平衡车http://www.ourdev.cn/bbs/bbs_content.jsp?bbs_sn=4374583&bbs_page_no=1&bbs_id=1025

(原文件名:DPP_0864.JPG)

Mec.Rover · 发表于 2010-12-22 10:12:46

mark

Michel_Jackson · 发表于 2011-9-22 16:51:37

我也有一个这车，试试哈

Michel_Jackson · 发表于 2011-9-22 16:54:38

请问楼主换的电机是几v的，减速比是多少，自带的是不是扭矩不够啊？

Michel_Jackson · 发表于 2011-9-22 19:49:19

请问12v 的直流电机，减速比和转速怎么选择适合做这个东西？

lgupen · 发表于 2012-3-7 17:37:32

回复【6楼】feng_matrix 悟
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那请问下，你讲到的这个低通滤波怎么做呢？？？？我的平衡车也是自激震动的厉害。

chenjiawei7 · 发表于 2012-11-23 20:42:25

低通滤波?

kaishow · 发表于 2012-12-9 21:07:08

编码器太少的问题，

huzhiyang · 发表于 2013-8-21 20:15:35

38293312 发表于 2010-11-19 11:12
头重脚轻，重心太高。导致角度变化频率超出了传感器和电机控制的固有频率。 ...

兄台莫扯淡

自平衡双轮小车前后摇晃幅度较大,可能的原因是什么?

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