stm32 智能小车

项目综述

 

 

立创EDA绘制

轮子和电机安装

电机固定在底盘上，轮子安装在电机的白色轴上。

前轮转向机构：转向杯、小轴承、大轴承、结合器、

三个舵机，1号舵机控制方向，2、3号提供动力

驱动轮

辅助轮

两轮差速 ，原地旋转  调整左右2轮的速度

无线手柄遥控小车

手柄  接收器，转接板方便接收器和开发板连接。

2.4GhZ信号频段,连接稳定性、响应速度、延迟

NRF24L01P芯片

四路循迹

四组红外探头，每组一个红外发射器一个红外接收器。如果探头下方是黑色的路线，黑色会吸收掉探头发出的红外光，所以红外接收器接收不到返回的红外光。

PID控制

现实场景里受到各种外界因素影响。

时刻计算误差，根据这个误差计算出一个符合当前状态的控制量。

需要不断循环计算当前值和目标值的差值。

微分控制器的输出是误差对时间的导数乘以一个微分系数kd。导数在数学上的概念是变化的速率。当误差变化非常迅速时，微分控制器能迅速响应误差的变化，输出一个较大的值，及时调整控制器的输出，防止误差过大。可以想象为汽车的减振器。

通过计算误差的变化速度进行快速调整。对系统中的噪声非常敏感。

位置式pid属于基础的pid算法，但通用性高，在一般的运动控制中非常好用。

 

位置式PID

前一次误差减去当前误差除以一个采样时间间隔。

delta_t合并k_i，delta_t合并k_d

增量式pid

位置式pid每次循环计算出来的是一个直接给到控制器的一个输出值；增量式pid先计算出这一次输出值相较于上一次输出量的一个增量，把这个增量增加到上一次的输出值上面，最后再给到控制器。

位置和增量式pid，在积分项上的差异，增量式pid积分项考虑的只是此刻的误差，位置式pid每次的误差是累加的，如果存在一个误差源，它的误差会不断积累。而增量式pid无需累加。增量式pid适用于防止剧烈变动的情况。计算负担比位置式pid小

串联级pid

电机电流

单级pid位置环输出的pid直接作用在电机上，pid输出值的物理意义就是电机的力的大小（电机电压大小、pwm占空比）。

串联pid中位置环输出的指令直接作为内环速度环的一个输入，此时位置环输出量的物理意义期望的速度

速度环设置的要比位置环快3~5倍。

转向控制

两轮平衡车

小车目标转角为0，也就是控制两个电机不要有速度差异。

积分项消除稳态误差，积分项累计误差，可能导致一些震荡。微分项提供一个更快的响应速度。

参数：2个编码器度数和目标角度

积分限制幅度：积分系数Ki=0.35，Ki*积分大小限制在电机PWM范围内（正负2600），2600 / 0.35 = 7428.5714

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