前言
自從肝了這麼多正點原子stm32的視頻，一直沒有做項目來實踐。這次的平衡小車項目可以說是很適合練手的，也具有一定的挑戰性，特別是新手第一次做的時候，要完成整體的框架是有一定的難度的，不知從哪裏下手。
從開始做大概經歷了半個多月，終於實現了藍牙遙控的平衡小車，這一路跌跌撞撞，一直在重複掉坑然後爬出來再掉入下一個坑，這裏寫下來一方面是爲了記錄和總結這段時間學到的知識和經驗，另一方面希望能夠爲其他的初學者排雷。畢竟我在做的時候也是一直參考其他博主和商家的資料，也希望能夠能幫自己排雷。(下面都是作者自己的見解，有什麼不對的，大神們可以聯繫我更正)
下面開始排雷：
硬件篇：
1、小車的板子，建議最好是自己畫PCB，這裏我因爲放假電烙鐵忘帶回家了，加上疫情只好買的商家的板子。這裏真的要吐槽一下某亞博智能的板子，MPU6050的中斷線也沒接浪費了，一鍵下載還要自己拔跳線帽，非常不方便。開發時很受限制，有些只能跟着他寫。
2、小車的平衡效果跟它的硬件結構其實有很大的關係，理論上，小車的重心越靠近輪軸，小車就越容易達到平衡。所以對於初學者，不用跟淘寶上商家的小車結構一樣，避免了頭重腳輕小車不容易平衡。像電池這些比較重的，可以考慮放在下面。我的是這樣：
3、電機的接線，這個簡單說說就好啦，減速電機通常是接12V左右的電源，也就是M+、M-，編碼器的正負極接5V的VCC和GND，然後編碼器的AB相就接stm32的io口就好啦，單片機可以通過io口獲取編碼器輸出的電頻計算速度。
PID篇：
小車需要使用PID算法的主要是控制小車輸出速度的直立環、速度環、轉向環。
直立環：
也是小車保持直立最基礎的控制環，需要運用的是PD控制，也就是P(比例控制)和D(微分控制)，計算公式：
Vertical_Out=Vertical_Kp*(Roll-Med_Angle)+Vertical_Kd*(gyroy-0);
其中Roll是MPU6050獲取到的小車偏離y軸的角度，Med_Angle是小車達到平衡的期望角度，也就是機械中值，gyroy是MPU6050獲取到的小車對於y軸方向的加速度。
通過調節Vertical_Kp和Vertical_Kd，小車就能夠實現對偏離的角度進行反應，並正反饋去保持平衡。只靠直立環還不足以讓小車站穩，比例控制會讓小車對偏離角度產生反應導致低頻震盪，而微分控制是爲了抑制小車的震盪，讓小車趨於平穩。
速度環：
速度環的作用主要是讓小車能夠趨於穩定的狀態，通過計算當前小車的速度，和之前對小車速度的累加，進行PI控制(比例控制和積分控制)。
Velocity_Out=Velocity_KpNow_Speed+Velocity_KiSpeed_S;
Now_Speed爲計算的當前小車的速度，Speed_S是對獲取到的小車速度的累加值。
即Speed_S+=Now_Speed；
由於小車前後的速度有正有負，所以速度環的工作就是讓小車的速度值相加之後爲0，即讓小車能夠在受到干擾時回到原位，即趨於穩定。
小車要想站穩的話有了直立環和速度環就基本可以了，大體效果如下：
轉向環：
由於兩個輪子的電機可能造成同樣的值輸出會有一點差距，轉向環的作用是調整這兩個輪速度的差值，即利用MPU6050獲取到的小車偏離z軸的加速度，然後根據z軸加速度的大小賦給左右輪不同的速度讓它走直線。
Turn_Out=Turn_Kp*gyro_Z;
然後在讓一個電機輸出的值加Turn_Out，另一個減Turn_Out就好啦。(這裏要注意極性。)
就先介紹到這裏，下一篇是軟件篇，我會把寫程序的大體框架和寫程序中遇到的坑都列出來，供大家參考。這段時間比較忙，之後有空我也會把整個工程程序分享在我的微信公衆號上， 有需要到時候可以下載。要是急也可以在我的微信公衆號加我微信聯繫我，我也可以直接分享。
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