车模直立方案.docx

第九届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛——平衡车直立总结电航学社[2014]PS：本资料仅限大连海事大学电航学社内部交流使用目录前言1硬件安装与机械结构2买到车模后(E车模)2陀螺仪与加速度计3电池固定方式3摄像头杆子固定4加速度计与陀螺仪信号采集(模块说明程序)4陀螺仪模块简介(最开始用的ENC03)4陀螺仪模块简介(最终使用的L3G4200D)4加速度模块简介(MMA7361)4MMA7361程序详解加速度计得到角度方式5L3G4200D程序详解陀螺仪积分得到角度方式7互补滤波-一种很好的控制思想8两种获取角度的方式及他们的特点8互补滤波思路图解8电机控制10PID与车模直立原理12调整角度0位置值12直立原理简介12直立程序(就一句话)13调整角度零位值与为什么不用自动校正13速度控制！让车子自己走起来13龙丘编码器简介14测速程序讲解14车模方向控制17前言本次大赛基本是从0开始做直立，其间有很多经验，也有很多问题，只是写出来能与大家分享，基本就是我的方法的叙述，不能算多么权威的方案，大家以后参考着做，是肯定能把车子立起来走起来的，但如果有更好的方法能让车子走的更稳定，一定要时刻更新！我尽量用最简单的话语表达实现车模直立的步骤，一般初学者肯定是可以跟着做出来的。再次强调一次，以后大家做车，跟着这个方案做出来后，肯定还有大量的时间尝试更多的更好的算法或者思考出自己的更好的想法，一定要补充，这样才能使我们的整体水平一届比一届强吧。车模直立运行从第七届飞思卡尔开始出现，到现在第九届已经3届了，第七届是电磁直立，第八届光电直立，第九届摄像头直立，传感器不同但对于车模的直立、速度、方向控制是完全相通的，我今年做的摄像头组直立，如果以后的比赛出现了其他组别的直立大家仍然可以参考这个文档使自己的车跑起来。直立车是一门大学问，里边有很多东西自己没能弄清楚，还得等以后大家慢慢完善。这里说明一些东西，为了阅读方便和对应程序，对陀螺仪加速度计方向做以下规定(这与硬件上的标注也是对应的)：1：测量车模倾角那个方向，就是直立PID所用的方向，称为Y轴(变量都是以Y标定的，例如GYRO_Y就是这个方向的角速度)。2：测量车模转弯的那个方向，例如车模转弯产生的角速度，称为X轴。硬件安装与机械结构一个原则就是重心越低越好，越集中越好，重心低会使控制更顺滑，车模极限速度更高，抗干扰能力更强(速度越快，赛道颠簸越大也就是干扰越大，抗干扰能力直接影响着提速过程！)，而重心集中则会让车模转弯更加灵活，不需要太大的改变就可以完成较大的转弯，但最好不要随意增加配重，车子太沉会影响很多东西，我曾经尝试过使用配重将车子重心极限的降低(不需要开电就直接立在那里，很重)，但带来的影响就是转弯很迟钝，加速很慢(如果想要变速肯定是不利的)，最终还是将配重都取消掉了。机械结构的调试对于智能车是很重要的，首页那张图便是今年拿冠军的哈尔滨工业大学的车子，他们的车据说在实验室跑到了2.8m\s，我的车最快才跑到过2.4，可以看到他们也是加了配重的，但没有我一次性加的那么多，我的机械结构并不是最优的那一种，最终版本的车子过于轻了(基本就是和理工那一组差不多的结构，但比他们的要轻，要低)，导致弯道跳轮，坡道飞起，而之前的是过于重了，导致过度迟钝。总之，机械结构建议最好在一开始就仿照之前大牛成熟的结构(如哈工大那种结构)，以上边的原则定下来，这样有助于长时间的调试。我们今年的一大败笔就是机械不停的改变方案，导致控制方案没有太大的进展。买到车模后(E车模)今年我们主要做的是E车模，为了不让大家买太多的车模(囧)，有必要说说这车的坑爹之处:1：一定要将所有的内六角螺丝更换成十字螺丝或者淘宝上买航模级的那种优质内六角螺丝(电子城李姐家斜对面，K6刚进去左边那家螺丝挺全的都能买到)，原车的螺丝质量很差，很容易脱扣，对以后机械的调整很不利。2：固定电机的那两个座和地盘连接的那10个螺丝(下图)内部很容易脱扣，不到迫不得已不要拆卸这两个地方，大约拆装5次左右这车就废了！3： 电机安装前看把轮子拆掉，看一下旋转轮轴时候那个大的齿轮是不是圆的，如果不圆基本就是大齿轮上的四个螺丝没有拧紧，一定要保证这个旋转的顺滑，基本上都拧紧就好了4：安装电机的时候，那两个螺丝千万不要直接拧，力气一大螺丝会把塑料挤断，要弄一个垫片！还有就是齿轮之间要有一定的空程(有一点点即可，不能太大了)，否则两个轮子阻力很难一样，有空程其实无所谓，跑起来是不受任何影响的。5：关于安装好电机后旋转轮子产生的咔咔声，如果你留了足够的空程，大齿轮上的螺丝都紧过的话，这种声音是很小的，基本可以忽略。有这种声音基本就是两个齿轮的母线不平行造成的。6：安装编码器的时候，店家给的齿轮与支架直接安装是无法与大齿轮接触的，需要适当的打磨电机支架部分