基于单片机STM32的两轮平衡小车，单片机的各种IO、定时器、通讯等等一大堆要理解、编程，但这些都是琐碎的文档知识，需要花时间看各个模块的接口文档进而编程，需要良好的编程逻辑思维，去获取相关的传感模块信息，以及输出数据给相关的模块，核心其实是怎么处理这些数据，怎么去控制相关的对象，这个没有文档可查，平衡小车其控制算法就是系统的核心，结合自控原理的学习，通过matlab来模拟平衡车可用的控制算法，以便方面各种调参。

一、模型

整个系统是源于实验室里的平衡小车，小车带奥比中光的深度摄像头，树莓派，不过这里只关注怎么控制平衡，所以在matlab建模里面把这部分去掉，就参考着大致的尺寸，弄一个简单模型，如下图：

                         

1.建模：平衡小车的分析可以近似倒立摆，为简化分为车身和底盘，轮子质量忽略不计

相关的动力学或力学建模在相关的算法再描述。

注意：matlab建模一定要注意转角和F的正向，否则后面PID可能有负数的比例系数，还有lqr崩掉。

如不会在matlab建模，可参考下面步骤：

1.创建simulink模型（slx文件）；

2.添加世界坐标系3个模块，如下图，（打开新建的slx文件，在空白处右键 弹出搜索模块，输入模块名称选择即可）

3.为简化这里没有做方向环，所以增加了一个平移轴，限定平衡车的平动，还有一个转动轴（车身的摆动），然后在通过brick solid 模块（矩形块 三个平板和电池块加一个轮轴）和Cylindcrical solid模块（两个电机，轮子也可以用这个模块，不过我有轮子的3d模型，两个轮子直接用模型导入） ，rigid transform模块去搭建底盘和车身，rigid transform就算坐标变换方便模型搭建的朝向，这个坐标变换只针对搭建模型的，跟计算无关的），这里太多模块了，可以直接下载模型进去自己看，matlab2023a版

注：因为F 和转角有正向和负向，因此平移轴的施加力的方向（一般是Z）应该是跟上图一致朝右，转动轴的Z（转动轴已经指定为Z轴了）应该是里朝外，保证转角逆时针为正向，这点很重要，之前就算matlab建模这两个方向不对，导致浪费很多时间排错！

4.为好看和添加写地面摩擦因素，也可以加一个模拟地面的brick solid 模块 和Spatial
Contact Force模块。

基本的模块图如下：

body（车身）：

搭建matlab模型时刻通过ctrl+D健或者点击run按钮到仿真环境查看环境搭建情况，也可以看看所建的轴的坐标系是否正确等。如下图：

这样就在matlab里面搭建好了仿真环境。

放下载链接：平衡小车matlab仿真建模