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# 自平衡莱洛三角形可充电版
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#### 介绍
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**在B站[“基于LQR控制器的自平衡莱洛三角形”](https://www.bilibili.com/video/BV19v411n7mN)基础上添加了充电模块**
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主控芯片使用ESP32，并配置了调参上位机，可以很方便的通过wifi无线调参。无刷控制使用灯哥开源FOC。制作出一个方便复刻的自平衡莱洛三角形，在桌面上作为一个摆件还是非常不错的[展示视频]()
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#### 1 软件架构
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在原作者的自平衡控制**电压**算法上进行修改，将电压控制改为**速度**控制。使对模型的控制在物理上更加容易理解。并且代码的调参都可以通过连接ESP32的wifi调整。具体特性如下：
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- **基于 Arduino**：运行在 ESP32 Arduino 上
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- **控制模式丰富**：电压控制和速度控制
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#### 2 硬件特性
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| 说明 | 参数 |
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| 莱洛三角形尺寸 | 100*100 mm |
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|动量轮尺寸|80*80 mm|
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| 输入电压 | 3.7v锂电池*3|
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|充电电压| 5V 从Type-C口输入|
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|充电芯片CS5095|5V输入,最大1.2A充电电流|
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|串口芯片CH340C|需要打开开关才能下载|
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| 主控 | ESP-WROOM-32 |
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|电机驱动芯片L6234PD|引脚:32, 33, 25, 22; 22为enable|
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| AS5600 编码器 |SDA-23 SCL-5 |
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| MPU6050六轴传感器 | SDA-19 SCL-18 |
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#### 3 使用说明
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1. 前往灯哥开源[FOCgit](https://gitee.com/ream_d/Deng-s-foc-controller)下载Arduino开发环境（~~也可自行下载Arduino并安装SimpleFOC~~）并打开本项目内的Arduino内的main，烧录程序到ESP32。
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2. 打开本项目内的python_gui内的FOC_gui.exe并连接上WIFI：ESP32。点击设置开始调参。
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比如让平衡角度为90度，则输入：TA90，并且会存入eeprom的位置0中 注：wifi发送**命令不能过快**，因为每次都会保存进eeprom，K参数没有保存到EEPROM所以可以使用滑条调整。
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| 参数命令 | 说明 |
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| TA | target_angle平衡角度 例如TA89.3 设置平衡角度89.3|
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| SV | swing_up_voltage摇摆电压 左右摇摆的电压，越大越快到平衡态，但是过大会翻过头|
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|SA|swing_up_angle摇摆角度 离平衡角度还有几度时候，切换到自平衡控制|
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|VP1|速度环的PID的P，1是稳定在平衡角度之前的P值|
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|VI1|速度环的PID的I，1是稳定在平衡角度之前的I值|
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|VP2|速度环的PID的P，2是稳定后的P值|
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|VI2|速度环的PID的I，2是稳定后的I值|
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|K**1**1|**1和2**是电压控制时参数。LQR的参数1*角度差值|
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|K**1**2|**1和2**是电压控制时参数。LQR的参数2*左右倾倒加速度|
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|K**1**3|**1和2**是电压控制时参数，**3和4**是速度控制时参数。LQR的参数3*当前速度|
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#### 4 硬件设计
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使用立创EDA绘制电路原理图，LaserMaker绘制莱洛三角形和动量轮（有激光切割机可以事先切割结构作为参考）。将绘制完的图形导入到立创EDA中可作为PCB的外框。丝印图案分别是**Gawr Gura**、**ouro kronii** ~~helicopter~~
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LaserMaker绘制的plt在**莱洛三角结构**文件夹内
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感谢嘉立创的PCB制板，使DIY电路制作变得非常便利
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[莱洛三角形PCB](https://lceda.cn/45coll/zi-ping-heng-di-lai-luo-san-jiao_10-10-ban-ben)
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[动量轮]()
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具体需要购买的物品在**物料清单.xlsx**中
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#### 5 Ctrl+C +V（参考）
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Arduino上的控制算法抄的是原作者的LQR，无刷电机控制是抄灯哥开源的。电机控制引脚定义与传感器定义和灯哥开源FOC控制板2.0版完全一样。
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Python的GUI是抄SimpleFOC的SimpleFOCStudio。
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充电电路完全抄的是立创广场开源的CS5095充电方案。
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1. 原作者：基于LQR控制器的自平衡莱洛三角形[BV19v411n7mN](https://www.bilibili.com/video/BV19v411n7mN)
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2. 灯哥开源FOC [https://gitee.com/ream_d/Deng-s-foc-controller](https://gitee.com/ream_d/Deng-s-foc-controller)
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3. 充电芯片电路[https://oshwhub.com/Aknice/cs5095e-san-jie-li-dian-chi-sheng-ya-chong-dian-dian-lu](https://oshwhub.com/Aknice/cs5095e-san-jie-li-dian-chi-sheng-ya-chong-dian-dian-lu)
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#### 6 有用的地方
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1. Arduino的程序中的command.h、command.cpp可以支持任意的字符串输入。在其他项目中一样可以用，无论是wifi接收到的字符串数据或者是串口的字符串数据。
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2. GUI上位机可以在其他wifi项目中可以继续使用，用来调参还是很方便。 |