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1. 電源模塊
   

1. 電池：電池采用3300mah 2s航模電池，該類型電池具有高效的利用率和穩定的性能，一直被作為各種航模、電動車等的供電設備

2. 穩6V電源模塊：使用TI公司開關電源TPS5430降壓到6V供舵機使用。電路原理圖如圖所示。

3. 穩5V電源模塊：TPS7350是TI公司生產的高性能線性穩壓芯片，其使用方便，電路的設計原理如圖所示。
   

2.電機驅動模塊：本設計的驅動電路由4片mos管構成H橋。通過控制4個MOS管的導通和關斷來實現正反轉，并通過控制輸入的PWM波的占空比來調節電機兩端的平均電壓，達到控制電機的轉速的目的，具體電路圖如圖所示

3.陀螺儀：陀螺儀使用維特智能的WT931串口陀螺儀模塊，模塊集成高精度的陀螺儀、加速度計、地磁場傳感器，采用高性能的微處理器和先進 的動力學解算與卡爾曼動態濾波算法，能夠快速求解出模塊當前的實時運動姿態。

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2. 車模速度控制：車模速度采用PID控制，P為比例參數，I為積分參數，D為微分參數，P項使輸出隨誤差大小變化，I項消除由于摩擦力等因素導致的速度的穩態誤差，使得實際速度始終跟隨目標速度，提高車模運行速度的穩定性，D項提高速度的動態響應能力及降低超調，使速度響應及時且平順。

3. 車模姿態獲取：

   參考WT931的操作手冊寫串口定長數據接收處理即可，以下為與上位機通信代碼，用于實際調試。
   

void SCI_Send_Datas()
{
    static unsigned short int send_data[3][4] = { { 0 }, { 0 }, { 0 } };
    short int checksum=0;
    unsigned char xorsum=0,high,low;

    send_data[0][0] = (unsigned short int)(Roll);
    send_data[0][1] = (unsigned short int)(90);
    send_data[0][2] = (unsigned short int)(0);
    send_data[0][3] = (unsigned short int)(0);

    send_data[1][0] = (unsigned short int)(output);
    send_data[1][1] = (unsigned short int)(0);
    send_data[1][2] = (unsigned short int)(0);
    send_data[1][3] = (unsigned short int)(0);

    send_data[2][0] = (unsigned short int)(0);
    send_data[2][1] = (unsigned short int)(0);
    send_data[2][2] = (unsigned short int)(0);
    send_data[2][3] = (unsigned short int)(0);

    rt_sprintf(tx_buf0, "%c",0x53);
    rt_device_write(serial, 0, tx_buf0, (sizeof(tx_buf0)) );
    rt_sprintf(tx_buf0, "%c",0x54);
    rt_device_write(serial, 0, tx_buf0, (sizeof(tx_buf0)) );

    for (int i = 0; i < 3; i++)
    for (int j = 0; j < 4; j++)
    {
      low=(unsigned char)(send_data[i][j] & 0x00ff);
      high=(unsigned char)(send_data[i][j] >> 8u);

      rt_sprintf(tx_buf0, "%c",low);
      rt_device_write(serial, 0, tx_buf0, (sizeof(tx_buf0)) );
      rt_sprintf(tx_buf0, "%c",high);
      rt_device_write(serial, 0, tx_buf0, (sizeof(tx_buf0)) );

      checksum+=low; checksum+=high;
      xorsum^=low; xorsum^= high;
    }

    rt_sprintf(tx_buf0, "%c",(unsigned char)(checksum & 0x00ff));
    rt_device_write(serial, 0, tx_buf0, (sizeof(tx_buf0)) );
    rt_sprintf(tx_buf0, "%c",xorsum);
    rt_device_write(serial, 0, tx_buf0, (sizeof(tx_buf0)) );
}

4. 車模平衡控制：簡單的考慮是，不考慮舵機轉向和后輪電機速度對于單車平衡的影響，類比于兩輪平衡小車直立環、速度環和方向環的三環控制，單車采用角速度環和角度環串級作為直立環，直立環以動量輪為執行器，由舵機控制轉向，后輪電機提供動力。

   如果不考慮動量輪的作用，單車的運動控制此時是一個欠驅動系統。按照單車的運動模型，后輪電機速度對單車的直立環也會產生影響，速度越快，則向心力越大，所以不同速度下單車傾角所對應的前輪舵機打角也不同。假設在勻速狀態下的參數正好適合，我們想到可以配合加減速來輔助直立環，在單車過彎道時減速，過彎后及時加速使單車回正，這樣的策略可以讓單車在過彎時起到壓彎的效果。

   實際情況是舵機與兩個電機相互耦合作用，值得深入研究研究。

   通過動量輪實現單車平衡控制算法：

        void balance_pid(float turn)
        {
             float idata  servo_bias,gyro_bias;
             static float idata last_output=0,last_g_output=0;
             static float  servo_bias_last,gyro_bias_last;
             static float  servo_integration;
             static float gyro_integration;
             float actual;
             //角度環
             servo_bias = Roll- pid.balance_init0-turn;
             servo_integration+=servo_bias;

             if(servo_integration>600)//外環積分限幅
               servo_integration=600;
             else if(servo_integration<-600)
               servo_integration=-600;

             pid.output= pid.balance_P * servo_bias + pid.balance_I * servo_integration  + pid.balance_D * ((float)gyro[0]/16.4);//+center.result;

             //角速度環
              gyro_bias = pid.output -  ((float)gyro[0]/16.4);

    
             gyro_integration+=gyro_bias;
             if(gyro_integration>1000)//內環積分限幅
                  gyro_integration=1000;
             else if(gyro_integration<-1000)
                  gyro_integration=-1000;
             key.servo_pwm =pid.outside_P * gyro_bias +pid.outside_I*gyro_integration+ pid.outside_D * (gyro_bias - gyro_bias_last);
             gyro_bias_last = gyro_bias;
             servo_duty((unsigned short)((short)key.servo_pwm+970));//輸出到動量輪電機

}

車模姿態的獲取