基于STM32单片机的双轮自平衡小车系统的设计
本文介绍了基于 STM32F103C8T6 单片机的双轮自平衡小车系统的设计，以 MPU6050 三轴陀螺仪加速计为传感器的姿态感知系统，通过卡尔曼滤波对传感器的数据进行滤波融合，采用 PID 算法实现小车两轮自平衡，使用 TB6612 电机驱动模块实现小车的驱动电机，综合实现小车的直立行走。通过蓝宙的线性 CCD 实现小车的循迹功能。
标签：姿态感知；卡尔曼滤波；PID控制；MPU6050三轴陀螺仪加速计；TB6612电机驱动；线性CCD
1 电路设计
1.1 MPU6050三轴陀螺仪加速计模块子系统框图
1.2 TB6612电机驱动模块子系统框图
1.3 线性CCD模块子系统框图
2 程序设计
2.1 程序功能描述
国力汽车（1）实现直立平衡控制
（2）平衡的基础上实现行走
（3）进而实现循迹功能
2.2 程序设计思路
首先写程序要有整体思路，小车最先应该让电机先转，然后达到平衡的目的，利用MPU6050三轴陀螺仪加速计为传感器的姿态感知系统，通过卡尔曼滤波对传感器的数据进行滤波融合，采用PID算法实现小车两轮自平衡，使用TB6612电机驱动模块实现小车的驱动电机，综合实现小车的直立行走，差速转向。进而写出线性CCD的部分程序。
所以程序中应该有平衡部分，速度控制部分，转向控制部分，然后应该根据芯片与电路的链接方法，写出芯片的初始化程序。
3 测试分析与结论
3.1 根据直立控制调试，由此可以得出结论见表1，表2
（1）可以确定得到kp=500，kd=1.7是P、D 参数的最大值；（2）对每个系数乘以0.6，取整得到 kp=300，kd=1，为理想的值。（3）小车的机械中值在0°。
3.2 根据速度控制调试，由此可以得出结论见表3
（1）kp=80，ki=kp/200是速度控制P、I参数的理想值；（2）kp=80，ki=kp/200是正极性。
3.3 根据转向控制调试，由此可以得出结论见表4