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如何利用STM32实现红外遥控双轮平衡小车的设计？

947 STM32

问答对人有帮助，内容完整，我也想知道答案 0 如何利用STM32实现红外遥控双轮平衡小车的设计？ 0
2021-11-19 06:35:17　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × heks 该类别下有 50 个回答。邀请回答 hgimtk 该类别下有 44 个回答。邀请回答新星之火12138 该类别下有 42 个回答。邀请回答 wang21cj 该类别下有 41 个回答。邀请回答 chm5 该类别下有 40 个回答。邀请回答 hjfjsdgfjdsf 该类别下有 37 个回答。邀请回答 werywer 该类别下有 35 个回答。邀请回答 h1654155957.9520 该类别下有 35 个回答。邀请回答 fdjslkjd 该类别下有 35 个回答。邀请回答 uvysdfydad 该类别下有 35 个回答。邀请回答维生素B2 该类别下有 34 个回答。邀请回答凤毛麟角该类别下有 34 个回答。邀请回答 jenny042 该类别下有 34 个回答。邀请回答 dfzvzs 该类别下有 34 个回答。邀请回答刘洋该类别下有 33 个回答。邀请回答 meihuacg 该类别下有 33 个回答。邀请回答 hfgdzc 该类别下有 33 个回答。邀请回答 ggfvxv 该类别下有 33 个回答。邀请回答河南顺之航该类别下有 32 个回答。邀请回答 wenminglang 该类别下有 32 个回答。邀请回答举报李玉兰相关推荐 • 载人双轮自平衡小车 4525 • 如何实现红外遥控小车的设计？ 1178 • 我在用stm32制作平衡车问题，请大佬请教 2279 • 89C52RC单片机在小车中的红外遥控 1663 • 如何利用51单片机实现红外遥控小车的设计？ 1222 • 如何利用STM32去实现一种两轮自平衡车呢 2061 • 怎么实现基于STM32的二轮自平衡小车的制作？ 1386 • 如何利用NEC协议实现红外遥控？ 1781 • 求助基于模糊控制的双轮差动小车避障的设计 3784 • 如何去实现一种基于STM32f103的简单自平衡小车设计呢 1506 1个回答

答案对人有帮助，有参考价值 0 我的红外遥控双轮平衡小车程序初步完整，STM32F103ZET6主控，整个LCD显示，MPU6050数据读取，角度计算，卡尔曼滤波，PID算法，PWM输出，红外遥控，都已完成，还剩下最后PID的几个具体参数的调试了，这个需要等我的硬件部分完成之后开始，下面附上我初步的工程程序的链接，已经编译OK了的。 http://pan.baidu.com/s/1dD2I4zZ，后面会继续更新。包括硬件部分。最近在硬件调试时，电路各个模块都链接好之后，接上12V驱动电机的电源之后，把我的STM32的板子给烧了，具体原因还在找，估计得加上光耦隔离。需要做好足够的保护措施才是，确实我的STM32在连接那个L298N的驱动时候就遇到了显示的问题，开始没太在意，最后给L298N接上12V的时候，整个就烧了，虽然没有和STM32直接相连。最开始接上6V（给L298N芯片供电的，理论上应该是5V)时，TFT显示等等都是没有问题的，然后给编码器接上电池（3.7V的，3V到5V的都可以），接着给L298N接上12V的，然后TFT屏就白了，不能显示东西了，但这个时候烧录程序什么的都是可以进行的，而且，烧录我原来的程序，也就是没有驱动电机的，而只是单纯地显示MPU6050参数的程序是可以正常运行的，而且TFT是可以正常显示的，烧录进后面完整的通过定时中断方式输出PWM的程序时，屏幕就无法显示了，我后来认为是那个编码器的电源没有与单片机共地，然后我引了一条线与单片机共地，再接上12V电源，再给单片机供电时，发现板子上没有任何反应了，并且发现UART模块发热很严重，一插上板子，那上面的灯就不亮了，板子上的灯根本没有反应了，通过其他端口供电也米有反应，果然是电源端与地段短路了，通过万用表也测出来了，但无法找出是哪里发生短路了，估计是哪里被击穿了吧。后来我看了下这个板子的系统电路图，他们的电源端和地端之间都是接有电容的，我想很可能是某个电容被击穿了，导致短路。电机启动瞬间会产生尖峰脉冲会对控制器产生影响。复制他人（如图为L298组成的电机控制，MCU是STM32F103RBT6，电源12V，经过LM2676转换5V供给板上5V的芯片，5V经过LM1117输出3.3V给STM32，电机运行的情况下将产生50V的反向电动势，这个电动势将在续流二极管SK24的作用下回馈到电源VIN消耗掉，也就是这样会抬高输入的12V电压，假使这个50V的反压会通过LM2676到达+5V电压，在L298的+5V端通过L298的IO作用到STM32的IO，第一个问题，看到STM32的IO说明图里面有保护二极管，这个保护二极管是内部带的吗？这个二极管吧高压回馈到STM32的电源，会不会烧芯片，手册上的“VDD_FT 对5 伏兼容I/O 脚是特殊的”，VDD_FT是如何连接的，什么原理能使他兼容5V输入，。是不是兼容5V就去掉了内部的上拉保护二极管。它与VDD 不同手册所说的ESD保护2000V是否能保护我现在这种情况的发生。第二个问题，我现在L298用的5V逻辑电压，STM32用的3.3V，这种情况下STM32做输出会产生什么不好的因素，如何避免。设置为OD吗？经过试验，现在很快烧毁了两片103RBT6，实在是无法也不太敢在原来电路基础上做实验，望各位多多指教，） http://bbs.eeworld.com.cn/thread-249976-1-1.html http://www.amobbs.com/thread-5495321-1-1.html http://bbs.21ic.com/icview-583546-1-1.html 解决任何问题必须下定决心，一定要一定要！！！不然拖拖拉拉！我认为编码器与单片机是需要共地的，需要参考定位点，宽且编码器的电源并不是导致TM32烧掉的原因，罪魁祸首应当还是那个12V电源！给平衡小车编码器供电时需要跟单片机共地么肯定需要共地的。不然你编码器返回的脉冲和你单片机参考电平不一致这样单片机就不能得到有效的电平信息所有的类似的需要两个系统之间通讯的，在使用一套电源的前提下都是需要共地 STM32的IO口是要先进行时钟定义然后初始化的。在我对IO口初始化后，再在main函数中写入PWM_INT()之后，我的车子受PWM轮子可以转了。终于进入最后的PID参数的调节。此时的小车程序代码如下，当然我还没有接上红外遥控模块，但PWM可以正常输出控制电机了。http://pan.baidu.com/s/1pJuqIz5 平衡小车matlab建模：建模、控制算法及PD调节的取值参考： http://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/19147-nxtway-gs-self-balancing-two-wheeled-robot-controller-design 硬件及软件参考如下网站资料； http://www.circuitcellar.com/avr2006/winners/de/at3329.htm http://tlb.org/scooter.html http://www.geology.smu.edu/~dpa-www/robo/nbot/ matlab（matlab需要2008版，旧的6.5版打不开）里打开NXT.mdl，输入NXT.m.txt内容回车，K_f的四个值就是所需的PD调节比例；详细参考NXT的文档；主控制板说明： 1：新布置的，因为修改了一些不合理的地方，和我使用的不一样，主控制板上RS232硬件部分还未调试过，所以使用时需要注意； 2：可调电位器用来调试修改PD参数； 3：另外几个接口可以用来改成遥控输入，比例遥控可以用AD采样口实现，但需要增加滤波； 4：车轮速度我进行了低通滤波，否则可能会发抖；马达控制板说明： 1：同样重新修订，PCB最好自己优化并检查； 2：马达控制板最好是使用IR2184，因为直接兼容5V电平，IR2111需要使用12V输入，我直接在单片机输出口接12V上拉电阻，也可以使用，但不推荐；上位机只是简单的查看滤波效果和车速是否正确取得，VB编写的，大家可做完善； zl 2010.06.16 辛苦了大概两个多月，之前一直都调不好。中间也遇到了很多的问题，但当问题解决后每次都是重大的突破。现在就介绍一下，制作过程中遇到的问题。 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=0.31/75=0.004，在我这里P=1000，则D=10001/75=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。 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。（3）资料不知道怎么上传，他总是说附件超过大小了，有需要的可以留言下一步打算把速度控制加上，谁有好的又不是很贵的编码器可以推荐下，谢谢！ http://www.amobbs.com/forum.php?mod=viewthread&tid=5464211 总结得也是相当到位的，现在才渐渐看懂。现在才渐渐意识到核心不是PID的调节了，是滤波还有转换系数等等。下面一张截图是我目前小车调到最好时的滤波，可以明显感受到滤波前和滤波后的不一样，也深深地感受到滤波信号处理的厉害与重要。这个波形的显示的扯个串口调试助手还是用山外的好，那个SSCOM32以后建议不用了，直接用这个，功能非常强大，支持自动搜索串口等等，包括发送字符也支持16进制的显示。完爆SSCOM32,也谢谢学长的推荐，我也附上合格山外串口调试助手的下载链接，里面有使用说明文档。http://pan.baidu.com/s/1i3AItQt 经过串口调试显示波形再调试参数等等，现在车子可以达到稳定十几秒最高纪录42秒了。（连续几十个小时彻夜的参数调试），下面附上目前调的最好的一组参数的程序，至少可以让小车保持基本（十几秒几十秒）的平衡，当然我最终目标是永久的平衡。下面是程序链接：http://pan.baidu.com/s/1i38a27V 附上我小车的图片吧（硬件上已经完成的）本来是想自己把串口引出来，后来才发现那个手机数据线插口下载程序的就是串口，可以共用哈哈。我觉得我之后要好好研究下滤波了，对于这个小车，还远没有结束，只是开始，我要它像那天晚上我见到的四轴飞行器一样平稳！我觉得滤波是关键中的关键！

2021-11-19 14:10:03 评论举报陈自萤