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電賽結束了一段時間了，趁這段時間，總結、整理一下自己的方案
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先來看看題目要求吧：
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2016-4-9 19:45 上傳
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看完題目，經過一番思索和百度之后，有了大概的方案，于是乎開始準備材料，設計機械（我負責），同時其他隊員開始設計tb6560驅動、電源模塊等等，當然如果你本來就打算選擇控制類題目，步進、直流電機及其驅動最好在比賽之前就有充分的準備，我們是使用現成模塊的同時開始制作tb6560（比賽的時候其實評委不看我們做的電路，只看我們能否完成題目要求）
用到的材料大部分都是以前的雕刻機項目剩下的材料，倒是省了不少時間，時間寶貴，當然怎么簡單有效怎么來了，編碼器連接件等東西是這幾天加工出來的，abs材料
來張機械結構渲染圖，比賽的時候并沒有把全部結果畫出來，畫出個大概就開始做了，那些細節都是比賽后加上去的：
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具體的solidworks文件、工程圖全部打包在附件中
接下來是電路部分，由于這是控制類題，所以電路比較簡單，24v開關電源供電，2596-5v供系統工作，一塊arduino nano，一塊tb6560，一個ADC鍵盤用于現場演示，兩個mini絕對型編碼器1024線
ADC鍵盤，一個ADC口檢測10個按鍵，我估計檢測16個沒問題：
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tb6560：
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2596穩壓：
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2014.10.26更新：
系統函數圖如下：
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在接下來就是程序了
總共寫了14個版本程序，最后用的就是PID_1_3、PID_1_4，所以這里就給出這兩個版本的注釋吧：
///////////PID_1_3/////////
PID_1_3.ino :主程序，開機自動檢測0°并計算出180°，之后進入循環功能演示。平衡采用PID控制，第一個PID，以擺桿角度作為作為輸入，步進電機速度作為輸出。第二個PID，以步進速度作為輸入，平衡點作為輸出（180°±8°）
當擺桿在-110°~-180°或110°~180°范圍內時，進行平衡控制，否則關閉步進輸出
編碼器讀數、PID控制放在Timer2中斷中，以保證控制周期精準，控制周期5ms
串口命令讀取、狀態發送放在主函數循環中
起擺思路1：反復震蕩擺桿使其擺角越來越大；步進電機往一個方向運動一點距離，停止，等待擺桿達到最高點，再反向運動，停止，等待擺桿達到反向最高點，如此反復，擺桿進入平衡范圍后進行平衡控制（起擺時間太長，不采用）
起擺思路2：步進電機突然給一個方向速度，再急剎車，擺桿由于慣性繼續圓周運動，當進入平衡范圍時，進行平衡控制（時間基本1s以內)
起擺思路3：步進電機突然給一個方向速度，再急剎車，等待擺桿達到最高點，步進電機再反向快速運動，以提高擺桿動能（桿子太重可用此方法)
Stepp.ino :步進電機驅動，使用了Timer1，setStepperSpeed(long myspeed)用于更新速度，StepperEvent()根據速度值驅動步進，如果有加減速效果會更好
Command.ino :接收命令，更新參數，P100代表參數P=100,etc
Encoder.ino :絕對型編碼器讀數
Filter.ino :FIR低通濾波、中值濾波
function1~6.ino ：分別實現基本要求1~3，提高要求1~3
///////////PID_1_4/////////
PID_1_4.ino : loop中命令值略有更改
Command.ino : 將讀取串口數據改為讀取ADC鍵盤值，ADC鍵盤優點：僅一個AD口可實現10個按鍵，缺點：讀數略復雜，只能單點按鍵，適合atmega328管腳少的芯片
其他函數同PID_1_3
程序比較長，這里就貼出PID_1_3的主函數吧，完整代碼附在附件中：
文件夾說明
AccelStepper、AccelStepperConstSpeedTest 為AccelStepper步進電機驅動庫
Encode_SwingUp、MiniEncoderTest 編碼器測試
KeyTest ADC鍵盤測試
MotorPID、MotoTest 直流減速電機方案測試
pendulum_program_PID Jiyue He(何吉越)的倒立擺方案
PID 我的倒立擺控制程序
PWMTest pwm頻率測試
TimerOneStepper TimerOne庫測試
pid說明：
PID_0_3 ~PID_1_2為測試版本，其中有的版本使用直流減速電機，有的版本使用步進電
機
PID_1_3：最終版本，使用串口作為調試手段
PID_1_4：最終版本，將串口調試改為鍵盤調試
硬件：
AVR atmega328，arduino nano
步進電機+TB6050
絕對型編碼器x2（檢測擺桿角度、步進）
12864液晶屏（最終沒用上）
ADC鍵盤
24V電源
///////////PID_1_3/////////
PID_1_3.ino :主程序，開機自動檢測0°并計算出180°，之后進入循環功能演示。平衡采用PID控制，第一個PID，以擺桿角度作為作為輸入，步進電機速度作為輸出。第二個PID，以步進速度作為輸入，平衡點作為輸出（180°±8°）
當擺桿在-110°~-180°或110°~180°范圍內時，進行平衡控制，否則關閉步進輸出
編碼器讀數、PID控制放在Timer2中斷中，以保證控制周期精準，控制周期5ms
串口命令讀取、狀態發送放在主函數循環中
起擺思路1：步進電機往一個方向運動一點距離，停止，等待擺桿達到最高點，再反向運動，停止，等待擺桿達到反向最高點，如此反復，擺桿進入平衡范圍后進行平衡控制（起擺時間太長，不采用）
起擺思路2：步進電機突然給一個方向速度，再急剎車，擺桿由于慣性繼續圓周運動，當進入平衡范圍時，進行平衡控制（時間基本1s以內)
起擺思路3：步進電機突然給一個方向速度，再急剎車，等待擺桿達到最高點，步進電機再反向快速運動，以提高擺桿動能（桿子太重可用此方法)
Stepp.ino :步進電機驅動，使用了Timer1，setStepperSpeed(long myspeed)用于更新速度，StepperEvent()根據速度值驅動步進，如果有加減速效果會更好
Command.ino :接收命令，更新參數，P100代表參數P=100,etc
Encoder.ino :絕對型編碼器讀數
Filter.ino :FIR低通濾波、中值濾波
function1~6.ino ：分別實現基本要求1~3，提高要求1~3
///////////PID_1_4/////////
PID_1_4.ino : loop中命令值略有更改
Command.ino : 將讀取串口數據改為讀取ADC鍵盤值，ADC鍵盤優點：僅一個AD口可實現10個按鍵，缺點：讀數略復雜，只能單點按鍵，適合atmega328管腳少的芯片
其他函數同PID_1_3
視頻、圖片在這里：
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