兩輪自平衡車系統(tǒng)的設計與實現(xiàn).pdf

1、在交通和環(huán)境問題日益突出的當今，作為適合多種場合使用的代步工具，載人平衡車具有使用簡單、節(jié)能環(huán)保、運動靈活等特點，尤其在狹小地帶更具有明顯的優(yōu)勢，從而獲得廣泛關注。作為一個非線性的對稱系統(tǒng)，其原理和傳統(tǒng)的倒立擺類似，本身是一個自然不穩(wěn)定體。本文在對載人平衡車研究的基礎上，提出一種設計方案并對其相關模塊進行設計。
　　本文通過都對國內外研究現(xiàn)狀進行總結，分析了載人平衡車的原理和控制特點，提出了載人平衡車的系統(tǒng)組成，介紹了平衡車系統(tǒng)的

2、機械結構并設計了以STM32為主控制器的硬件電路部分，并詳細論述了各模塊的設計思路。其中電機驅動系統(tǒng)作為載人平衡車的核心部分，本文選擇H橋驅動電路，采用IR2184驅動芯片驅動電機，利用不同對角線MOS管的導通實現(xiàn)調節(jié)電機的正反轉，通過控制PWM輸出控制電機轉速。為了防止燒壞電機，還添加了電流傳感器電路對電機進行實時保護。還設計了以光電編碼器和STM32為核心的電機測速系統(tǒng)。對于姿態(tài)傳感器，為了彌補陀螺儀和加速度計各自的缺陷，采用陀螺儀

3、和加速度相結合的姿態(tài)測量方法，并通過卡爾曼濾波方法來對陀螺儀和加速度計的輸出信號進行融合，通過仿真驗證了卡爾曼濾波的有效性，得到了更優(yōu)的傾角值。對于載人平衡車的轉向問題，增加了轉向器電路從而實現(xiàn)了小車的轉向功能；在踏板上安裝了踏板開關，控制核心電路的電源通斷；利用無線通信模塊完成了和上位機的數(shù)據(jù)傳輸。在控制算法方面，通過PID控制車體的角度和角速度，對雙閉環(huán)數(shù)字PID控制技術做了相應的研究，最后將控制算法轉化成相應的程序代碼，并完成了卡