基于树莓派（python）的平衡小车

目前普遍是STM32或者51来实现平衡小车，基于树莓派的平衡小车少见（因为树莓派适合用于数据处理）但有部分同学的毕设选择了用树莓派来做平衡小车的，接下来分享一下基于树莓派的平衡小车如何完成。
驱动：L298N或者TB6612都可。
陀螺仪：JY901（自带滤波）比6050好一点 python再加滤波就看着烦了
电机：建议用大扭矩的即1秒1转或者1秒2 3转的编码器电机 太大不好控制

TB6612

L298N

JY901

编码器电机

接线部分L298N与TB6612并无太大的差异，在CSDN上均能够找到。编码器电机在调速度环的时候需要插上并且用于测量脉冲值。而JY901与树莓派进行IIC通信，即只需要插SDA SCL VCC GND 即可
下面附上一张树莓派的引脚

前期准备工作之后，进行硬件的组装，我所组装的样子如图所示

因为所使用的是python，用来控制硬件并不是那么的方便。引脚需要进行导入GPIO库（自行下载）

GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(16,GPIO.OUT)
GPIO.setup(21,GPIO.OUT)
GPIO.setup(20,GPIO.OUT)

GPIO.setup(13,GPIO.OUT)
GPIO.setup(19,GPIO.OUT)
GPIO.setup(26,GPIO.OUT)
引脚初始化，用于输出pwm与正负极控制移动。

pwm = GPIO.PWM(16,25)
pwm2 = GPIO.PWM(13,25)

后续初始化编码器
GPIO.setup(A1, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)
GPIO.setup(B1, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)
GPIO.setup(A2, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)
GPIO.setup(B2, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)
encoder_left = 0
encoder_right = 0
A1 = 24
B1 = 23
A2 = 6
B2 = 5

后续需要编码器计算脉冲
def my_callback1(channel): #huitiao
global encoder_left
if GPIO.input(A1): #A1 B1
if not GPIO.input(B1):
encoder_left += 1
elif GPIO.input(B1):
encoder_left -= 1
#print(encoder_left)

def my_callback2(channel):
global encoder_right
if GPIO.input(A2): #A2 B2
if not GPIO.input(B2):
encoder_right += 1
elif GPIO.input(B2):
encoder_right -= 1
#print(encoder_right) #encoder shuliang weichuli

GPIO.add_event_detect(A1, GPIO.RISING, callback=my_callback1)#chufatiaojian
GPIO.add_event_detect(A2, GPIO.RISING, callback=my_callback2)#chufatiaojian

这里编码器只是进行了脉冲数量的计数，这个值是累加的，需要对这个值进行处理，不然轮子转速会越来越大。即采取定时中断的方法，让树莓派在50ms的时间就进行一次计算并且将编码器的数值清0.目前网上的教程大部分都是只有教到轮询法，并没有进一步对编码器脉冲数处理的教程。
timer_interval = 0.05
encoder_left = 0
encoder_right = 0
def timerDelay():
global encoder_left
global encoder_right
#print(encoder_left)
global t
t=Timer(timer_interval,timerDelay)
t.start()

encoder_left=0
#print(encoder_left)
encoder_right=0

t=Timer(timer_interval,timerDelay)
t.start() #sofe time

因编码器会存在跳值的现象，若不处理会导致数据错误然后轮子跑飞，因此需要在执行函数再加入一个低通滤波器，用于抑制编码器的值跳动。
EK_speed = left-(encoder_left + encoder_right) #suduhuan
EK_speed2*=0.3
EK_speed2+=EK_speed*0.1 #lvbo

到这里之后，电机以及编码器都处理完成，即到陀螺仪部分，因自带滤波，可以不再用卡尔曼滤波进行数据处理，可以参考官方的JY901例程。能够直接得到数值。

最后是PID算法。如果只是让车平衡，我所采取的是直立环并速度环的方法。先对直立环进行调试，在能够来回振荡之后对直立环进行关闭处理，单独调试速度环进行极性测试。即只给速度环的i，手向一边拧动之后，另一个轮子向拧动方向旋转则是正确的极性，反之错误。确定极性之后便可以开始调车了。因每个人熟悉的PID算法不同，因此PID就不放出来啦，最后看看实际效果

如果有需要源码的进行私聊，看到会进行回复，有其他关于单片机或者树莓派的项目也可进行交流。