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前些日子由于有其他活动忙着，现在有时间了又继续进程咯！

原理篇

       （1） 控制车模平衡：通过控制两个电机正反向运动保持车模直立平衡状态；

      （2） 控制车模速度：通过调节车模的倾角来实现车模速度控制，实际上最后还是演变成通过控制电机的转速来                   实现车轮速度的控制。

       （3） 控制车模方向：通过控制两个电机之间的转动差速实现车模转向控制。

       将以上任务分成三个简单任务：1>直立；2>方向；3>速度；

        车模电机可以虚拟地拆解成两个不同功能的驱动电机，它们同轴相连，分别控制车模的直立平衡、左右方向。在实际控制中，是将控制车模直立和方向的控制信号叠加在一起加载电机上，只要电机处于线性状态就可以同时完成上面两个任务。
        车模的速度是通过调节车模倾角来完成的。车模不同的倾角会引起车模的加减速，
从而达到对于速度的控制。
         三个分解后的任务各自独立进行控制。由于最终都是对同一个控制对象（车模的电机）进行控制，所以它们之间存在着耦合。为了方便分析，在分析其中之一时假设其它控制对象都已经达到稳定。比如在速度控制时，需要车模已经能够保持直立控制；在方向控制的时候，需要车模能够保持平衡和速度恒定；同样，在车模平衡控制时，也需要
速度和方向控制也已经达到平稳。
         这三个任务中保持车模平衡是关键。由于车模同时受到三种控制的影响，从车模平衡控制的角度来看，其它两个控制就成为它的干扰。

车模平衡控制

        因为车模有两个轮子着地，车体只会在轮子滚动的方向上发生倾斜。控制轮子转动，抵消在一个维度上倾斜的趋势便可以保持车体平衡了。如图2- 5所示。

         那么车轮如何运行，才能够最终保持车体平衡稳定？为了回答这个问题，可以通过建立车模的运动学和动力学数学模型，设计反馈控制来保证车模的平衡。为了使得同学们能够比较清楚理解其中的物理过程。下面通过对比单摆模型来说明保持车模平衡的控制规律。重力场中使用细线悬挂着重物经过简化便形成理想化的单摆模型。直立着的车模可以看成放置在可以左右移动平台上的倒立着的单摆。如图2- 6所示

受力分析如下：

当物体离开垂直的平衡位置之后，便会受到重力与悬线的作用合力，驱动重物回复平衡位置。这个力称之为回复力，其大小为
                                            
在偏移角度很小的情况下，回复力与偏移的角度之间大小成正比，方向相反。在此回复力作用下，单摆便进行周期运动。在空气中运动的单摆，由于受到空气的阻尼力，单摆最终会停止在垂直平衡位置。空气的阻尼力与单摆运动速度成正比，方向相反。阻尼力越大，单摆越会尽快在垂直位置稳定下来。
        如果没有阻尼力，单摆会在垂直位置左右摆动。阻尼力会使得单摆最终停止在垂直位置。阻尼力过小（欠阻尼）会使得单摆在平衡位置附件来回震荡。阻尼力过大（过阻尼）会使得单摆到达平衡位置时间加长。因而存在一个临界阻尼系数，使得单摆稳定在平衡位置的时间最短。

        倒立摆之所以不能象单摆一样可以稳定在垂直位置，就是因为在它偏离平衡位置的时候，所受到的回复力与位移方向相同，而不是相反！因此，倒立摆便会加速偏离垂直位置，直到倒下。
如何通过控制使得倒立摆能够像单摆一样，稳定在垂直位置呢？要达到这一目的，只有两个办法：一个是改变重力的方向；另一个是增加额外的受力，使得恢复力与位移方向相反才行。显然能够做到的只有第二种方法。控制倒立摆底部车轮，使得它作加速运动。这样站在小车上（非惯性系，以车轮作为坐标原点）分析倒立摆受力，它就会受到额外的惯性力，该力与车轮的加速度方向相反，大小成正比。这样倒立摆所受到的回复力为：

额。。。。写不下去了，这还是一门学问呀！

原谅我不能浅显易懂介绍清楚，实在刚兴趣请点击：http://http://pan.baidu.com/s/1o664HFO

今天就说这么多了！

测试篇

（前些时间，考试结束了，现在有时间来专研手中的小车了，小车到手已经有那么长时间了，一直不敢上电调试，主要是说明中有提误操作后果很严重，然而踏出第一部，就要继续走下去不然怎么能让梦想开出美妙的花，对那些不太会测试的小伙伴学习用咯！）

1.硬件准备
硬件：STM32 主板
USB 转TTL(pl2303 或者CH430 等等都行)
2.软件准备
软件：MCUISP 烧录软件，相应的USB 转TTL 模块驱动。
（*http://pan.baidu.com/s/1qWOdtIO提取码9lcd*在这了方便下载）

安装成功后插入“USB 转TTL”可以打开设备管理器看看

可以看到驱动已经安装成功，否则会有红色的感叹号哦！！

3.接线
接线：目标板  USB 转TTL
GND       GND
PA9        RXD
PA10      TXD
一一对应就可以用了（我的板上PA9 写的是A9，  PA10写的 A10）

目标板使用电池供电， USB 转TTL 模块由USB 供电
下载的时候需要把BOOT0 设置为高电平，具体就是把红色的拨码开关拨到OFF!!
4.ISP 软件设置
打开isp软件

设置如下

（hex，文件选后才能下载哦！告诉你一个小秘密：标准版卡尔曼版就是最初的程序，其余程序下载 后不一定能连接蓝牙）

OK,一切准备就绪，这个时候先不打开主板电源，点击开始编程，然后打开主板电源，检测
到复位信号，程序就可以下载了！因为勾选了编程后执行，所以程序下载完后，会自动运行。

使用波形显示上位机，在调试一下滤波算法的时候非常有用。

硬件准备：STM32 主板+USB 转TTL 模块（因为使用了串口）

软件准备：

开源的资料里面有这个软件哦。

接线不变

接线：目标板           USB 转TTL
GND               GND
A9                  RXD
A10                TXD
STM32 主板设置：

打开套件电源开关，注意，不要让小车平衡。此时，双击左上方的按键，记住，是双击哦！！！！
这个时候OLED 会自行关闭，并通过串口1 向上位机发送数据。
上位机设置：

以管理员算法运行上位机并做如下配置，记住，以管理员身份运行哦！！

设置波特率为115200 然后选择连接的COM 口，点击【打开串口】，就可以接受到数据
了
右边有10 个通道，高亮代表这个通道会显示波形，否则只显示普通数据，单击可以使其高。

接收到的数据如下图

（数据在上传的时候，转换接头上的绿色LED灯会长亮，点打开端口后没有出现数据别着急，过一小会就会出现了，还有在主界面点击鼠标右键会出现一个“数据信息查看”，可以看到你信号的数据）

最后给一份我实验的上位机效果图，最前段是正向倒下的波形，中间是自平衡是的波形，最后是反向跌倒的波形，不难看出自平衡时左右轮几乎同步，与角度成反相关变化趋势）