两轮自衡车的一些问题

Mec.Rover

由于在做小车，碰到一些常见问题，咨询了版主feng_matrix，抽时间整理了一下，现与大家分享如下，希望能加深大家对这个问题的理解。最后还要感谢版主的不吝指点：
1、电流环的实现：
电流闭环不是靠霍尔实现的，霍尔是用来换向的，电流环是靠采样电阻＋ADC之类电路监控电流。做平衡小车，速度环主要靠惯性传感器器反馈，相对光电编码器不能计算绝对倾角，所以只能是辅助，甚至可以不用，我的小车虽然也装了光电编码器，但实际上根本没有在稳定算法中用到它。L298板上有采样电阻位置，ADC采样结果，只要能线型的表示电机电流变化趋势就可以了，是不是全部电流不重要。至于其它控制电路电流，完全不必采样，反馈算法本来就不需求将其它辅助电路电流包含在内。

2、车体受到的回复转矩是谁提供的：
平衡小车放在地面上角动量是不守恒的，如果轮子正转，则车体会受到反向扭矩，这个扭矩是地面向轮胎施加的反向作用力，施加者就是地面。如果你用绳子把小车吊在空中，不考虑摩擦情况下，系统就是角动量守恒的，无论你怎么写算法都无法校正姿态。 调试小车是否稳其实很容易，只要把轮胎固定在地面上，比如用手按住轮胎不让动，如果车身能够自己纠正到水平姿态，那么你把它放到地面，它就能站稳（适用于力矩电机）。以小车为分析对象，小车分为定、动两部分，电机定子、车架、线路板等属于【定】，转子、皮带、轮胎等属于【动】，如果把小车【定】【动】两部分当成一个整体而言，当【动】的部分有旋转时，地面会给小车这个整体以切线方向的摩擦力（注意平衡状态是0），这个就是让车体恢复到平衡位置的转矩。

3、电流环的期望值：
理想状态是平衡点电流为0，但实际情况不可能为0的，我的大约140mA左右，其中100mA是控制系统本身的消耗，比如MCU的50mA，LED的10mA等等，剩余的40mA是电机消耗的，在平衡点附近其实电机是在频繁的正反转，但40mA电流很小，这种振荡小到肉眼看不出来，一个稳定的算法一定是个电流自我收敛的过程，但很难收敛到0，毕竟有摩擦、电磁及热损耗等。反馈电流是跟姿态有关的，程序应该被设计为：越靠近0点反馈量越少，越远离0点位置反馈量迅速增加。

4、闭环的结构：
电流环是3闭环中的最内环，也是最基础环，外层两环的反馈量最终都会通过电流的改变来实现，但只有电流环是不行的，因为只有扭矩反馈，不能精确控制姿态，虽然暂时会有倾倒阻力，但最终还是会倒的。所以平衡小车要做的好，关键在于姿态，因此还要做好倾角环的反馈和角速度的反馈。

feng_matrix

呵呵，发现错别字，我改了一下

Mec.Rover

回复【1楼】feng_matrix 悟
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呃，谢谢哈！

for_my_robot

哈哈哈 借鉴你们的一些关于扭矩闭环的一些经验 等我的小车做出来了再和你们讨论！我用ACS712采样电流值，不知道合理不。