基于STM32单片机红外遥控两轮自平衡小车的设计

#ISIS5设计调试及遇到的问题处理在设计的制作过程中，往往会出现出人意料的结果，有时候数据读取的方式完全正确，但是数据却有错误或者数据处理之后出现突然积分现象，这是由于我的设计经验的不足导致的，所以在设计的过程中付出了很多努力才将两轮平衡小车调试完成。5.1设计调试的方案及安排第一步：全面熟悉使用芯片功能和相应的引脚定义。第二步：设计电路图并依据电路图焊接设计所需的电路板。第三步：检查焊接的电路板是否存在问题，如短路、虚焊、功能无法实现等。第四步：分模块编写程序。如进行MPU6050数据的采集、数据融合与调试光电编码器获取车模速度编写在不同的程序中，便于分析。第五步：在各部分调节好了的程序模块进行融合，分析修改融合之后的问题，使整个程序能够稳定的运行。第六步：进行实际测试和参数修改。5.2编程软件设计调试过程中所使用的是功能强大的IAR软件。编写程序的过程为先创建新的工程，在为工程选择相应的主控芯片，并未工程添加需要的.c和.h文件。IAR编程界面如图5-1：Mn•!*«订n*、II”lr*'*lr*cc1»**w;•tincluOo*5ta32fl0x.h"include**sys.h-includeMn•!*«订n*、II”lr*'*lr*cc1»**w;•tincluOo*5ta32fl0x.h"include**sys.h-include•uaart.h-includ? ・h・lncluiSa 50上・includeio.hinclude-pwn.hinclu^.blHoa//ri.vluoe3 <9〃•心"I 腭*冷叫代7皿坤YMintVOldlcopyrigiit(c),2Q13-2C23,moabot.Mf.ytrobot,catFiler松06。刃ftUCAOrzAdJlAl MMTS伽汀.0 att@：20W"2P^9CriptlWiT豪兵芳FTFgMfCfT-e*tb・l.h"CSTVum««4«»3■«•・-'*11*g*处・*go •twpx^a'I'cznaatsrAaiflpaiihetxi'XrA.O‘<•w 八=•cm，lOy z”(…宀图5-1IAR编程界面5.3遇到的问题及处理问题一：融合角度滞后明显问题描述：MNPU6050的角速度读取的原始数据进行融合之后与加速度计获取的角度值相比有一个不小的滞后。解决方案：通过调节角度融合时的比例系数能够有效通过陀螺仪的数据灵敏性增加融合后角度的快速反应。修改结果：融合角度相比之前滞后性大大减少，但是引入了对系统基本没有影响的少量超调。问题二：速度控制效果不佳问题描述：在速度控制形成闭环之后，小车并没有时时都能够保持稳定站立，小车仍旧会出现调节不及时而倒地。解决方案：小车在速度反馈环节没有进行积分限制，没能有效控制小车在速度控制环节电机的PWM输出，对速度反馈环节的积分进行限制，限制到PWM总范围的l/10o修改结果：小车能够更好的保持稳定。问题三：电机转速与转矩问题问题描述：第一次购买的带有光电编码器的电机在使用调节过程中只能够勉强站立，相应速度慢，不具有抗干扰的能力，不能够实现行走。解决方案：经查阅资料和分析，购买的减速电机在转矩足够的情况下转速太低，额定转速只有10017mm,将电机更换为RS-380直流电机。修改结果：小车能够获得足够的转速，相应明显加快，经过调试已经能够实现基本的控制功能。问题四：电池性能问题问题描述：选择的第一款电池的充放电性能好，满电压可以达到&5V,但是放电比较快，使用这款电池进行调试小车的时候，在不同电压下参数必须不同才能保证车体稳定。解决方案：更换电压更加稳定的电池。选择其他厂家的电压性能更加稳定的类似产品作为替换。选择的是满电压8.2V、放电电流较小的同款不同厂家的电池产品。修改结果：电池在&2V-7.5V之间对程序控制影响不大，参数一经整定便可不用修改。5.4调试结果经过长时间的调试，小车能够基本实现保持直立站立、前进、后退、左转、右转等功能。小车整体效果图如图5-2：图5-2小车整体效果图6结论与展望6.1结论红外遥控两轮自平衡小车是一个不稳定、非线性的复杂系统，因为其构造较小，占地面积少，运行便捷，适合运行于比较狭窄、地形易变化的空间内，并且由于其构造设计简便，环保轻便，驱动功小率，为未來环保型轻车提供了一种新的概念，具有重大的理论和实际意义。随着科技的进步，两轮平衡小车的发展与应用将会受到越來越多重视。本课题设计主要论述了两轮平衡小车的制作过程，并对该课题的研究思路、软硬件设计、部分关键电路等主要组成部分进行了详尽的介绍。本文中也给出了传感器MPU6050的数据读取、数据融合等关键程序，通过对所有的程序进行编写、运行，以及对实物进行调试，小车可以在不给定遥控信号的请况下能够稳定的保持直立，并且在外界增加扰动的作用下也能通过自身的调节恢复稳定状态；通过遥控控制小车时，小车能够实现前进、后退、左转、右转等基本功能。在本次设计的过程中，小车也存在一些未解决的小问题，当小车在前进和后退的时候，会出现些许前后抖动。6.2展望由于本人知识的局限性以及时间原因，在本次设计中制作的两轮平衡小车的性能还有所欠缺。随着传感器以及控制技术的发展，两轮平衡小车将会更加稳定和智能的实现依据于以下几个研究方向：1、 选取更加大型稳定的车模，并且使用转速和转矩更高的电机，设计出能够载人或运输货物的平衡智能车。2、 选取更精准的陀螺仪和加速度计，提高釆集车体信息的准确度。3、 选择合适大功率器件搭建相应的电机驱动电路，用來提高系统的控制速度。4、 研究更加精准的数据融合算法，应用于控制系统内。EcgzlwAwmralonzJugtnnbyMnsASSOUSf—4)i1nHOILxot—12gmtmc—9【mfafiouz•匚口Q5

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