两轮小车自平衡控制系统的研究与设计

发布时间：2021-09-28 13:24

　　随着传统交通工具带来的能源危机、交通拥堵、环境污染等问题日益凸显,人们对新型交通工具的需求日益迫切。两轮自平衡小车体积小、方便携带,并且采用电池供电不会产生尾气,是现今交通运输领域研究的重点。同时,两轮自平衡小车是动态稳定的系统,它有着强耦合、非线性、欠驱动、多变量的特点。因此可以在两轮自平衡小车这个平台上对各种控制算法进行验证,具有一定的理论研究意义。在两轮自平衡小车领域国内外研究现状的基础上,本文对小车的姿态角检测和自平衡控制进行了研究。首先,采用牛顿力学原理对小车的车轮、车身和电机分别建立数学模型,并根据三者之间的关系建立小车整体系统的模型。然后,对小车模型在平衡位置进行线性化,得到简化模型。对简化的模型进行能观性和能控性分析并采用PID控制理论对小车系统设计平衡控制器。小车的姿态角包括车身倾角和偏航角,它是小车控制器设计的重要变量,因此姿态角的准确性显得尤为重要。在本文中使用四元数来描述姿态角,并且对微机电系统（MEMS）采集到的数据利用扩展卡尔曼滤波（EKF）原理进行融合,得到更为准确的姿态角。最后,对小车各个模块选择相应的芯片,组装小车实体模型。对两轮自平衡小车的驱动电路、... 

【文章来源】：安徽理工大学安徽省

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

轮式、足式、履带式移动机器人Fig.1Wheeled,foot-type,crawler-typemobilerobot

Kazuo Yamafu ji 教授设计的机器bot designed by Professor Kazuo Ya门等人一同开发设计了一款如图 3 所示，这款车面世以品。Segway PT 的控制系统由检测系统、动力系统和车速检斜角度信息传递给主控芯片，行相应的加、减速，以实现车由的移动，这让两轮自平衡小

Kazuo Yamafu ji 教授设计的机器人obot designed by Professor Kazuo Yama卡门等人一同开发设计了一款工。如图 3 所示，这款车面世以来品。Segway PT 的控制系统由多度检测系统、动力系统和车速检测倾斜角度信息传递给主控芯片，主执行相应的加、减速，以实现车身由的移动，这让两轮自平衡小车

【参考文献】：
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博士论文
[1]多自由度两轮自平衡机器人技术研究[D]. 戴福全.北京理工大学 2015
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硕士论文
[1]一种双轮自平衡车的设计和实现[D]. 姜利彬.东南大学 2016
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[4]两轮平衡车建模与系统设计[D]. 赵磊.西南交通大学 2013
[5]基于PID和LQR控制的两轮自平衡小车研究[D]. 陆军.西南交通大学 2012
[6]自平衡两轮电动车控制系统设计[D]. 袁洪跃.重庆大学 2012
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本文编号：3411981