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1 前言

大家好，我是手工飯！喜歡做一些看似簡(jiǎn)單又不簡(jiǎn)單的東西！

最近我精心制作了一款mini平衡車希望大家喜歡，雖然提供了基本功能可演示軟件，但我建議大家可以挑戰(zhàn)自我一步一步的實(shí)現(xiàn)自己的軟件。附件有原理圖以及部分物料的購買鏈接，如元器件標(biāo)注有誤或者有疑問都可以聯(lián)系我哦！

2 平衡原理

如果通過簡(jiǎn)單的練習(xí)，一般人可以通過自己的手指把木棒直立而不倒的放在指尖上，所以練習(xí)的時(shí)候，需要學(xué)會(huì)的兩個(gè)條件：一是放在指尖上可以移動(dòng)，二是通過眼睛觀察木棒的傾斜角度和傾斜趨勢(shì)（角速度）。通過手指的移動(dòng)去抵消木棒傾斜的角度和趨勢(shì)，使得木棒能直立不倒。這樣的條件是不可以缺一的，實(shí)際上加入這兩個(gè)條件，控制過程中就是負(fù)反饋機(jī)制。

平衡小車也是如此，小車運(yùn)動(dòng)方向與傾斜方向一致，通過慣性傳感器測(cè)量小車的傾角與傾角角速度，進(jìn)而通過控制車輪的加速度來抵消小車的傾角和傾角角速度，小車即可平衡！

下面三幅圖分析小車的幾種運(yùn)動(dòng)可能

1、車體向左傾斜，車輪向左加速運(yùn)行

2、車體垂直，車輪保持靜止

3、車體向右傾斜，車輪向右加速運(yùn)行

3 絲滑穩(wěn)定的核心動(dòng)力

相信大部分都玩過DIY平衡車，但是常見的平衡小車動(dòng)力一般采用有刷直流減速電機(jī)，雖然力矩大但是由于減速箱工藝問題導(dǎo)致減速箱輸出軸有較大背隙（也可以稱之為虛位，即保證電機(jī)軸固定的情況下，用手來回轉(zhuǎn)動(dòng)輸出軸，最理想情況是來回一點(diǎn)都轉(zhuǎn)不動(dòng)），從而導(dǎo)致平衡小車直立時(shí)有小幅度來回抖動(dòng)，這個(gè)時(shí)候不管算法再怎么高級(jí)都是沒有用的，除非減速箱虛位很?。ó?dāng)然每個(gè)人對(duì)這個(gè)小理解程度都不一樣）。

本設(shè)計(jì)使用無刷直驅(qū)動(dòng)力，優(yōu)點(diǎn)：輸出軸無來回虛位，壽命長(zhǎng)！缺點(diǎn)：扭力??！但是對(duì)于DIY學(xué)習(xí)平衡小車是足夠的，當(dāng)然不同大小體積的平衡小車需要選擇不同大小的無刷電機(jī)來保證其有足夠的扭力來維持小車的平衡！

4 硬件部分

主控板：核心AT32F413RC(運(yùn)動(dòng)控制和FOC算法) + MPU6500(姿態(tài)反饋) + LM358(電流采樣) + MP6536(電機(jī)3通道半橋驅(qū)動(dòng))+AMS1117-3.3+AMS1117-5.0

為什么用AT32呢？因?yàn)楸阋?！因?yàn)楸阋?！因?yàn)楸阋耍?strong>基于ARM? 32位的Cortex? -M4F微控制器+FPU，最高200MHz工作頻率，所以DIY有什么理由不用它呢？

MP6536是一款被大量用于無人機(jī)云臺(tái)的電機(jī)3通道半橋驅(qū)動(dòng)，體積小巧5x5mm封裝，5V至26V供電，5.5A峰值電流輸出，高達(dá)1MHz PWM頻率，受保護(hù)的集成功率0.14Ω開關(guān)管，10ns開關(guān)管死區(qū)時(shí)間。

MPU6500設(shè)計(jì)有恒溫加熱，并且進(jìn)行了溫度補(bǔ)償，保證傳感器數(shù)據(jù)不隨溫度變化而發(fā)生較大的零偏。