兩輪自平衡小車的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)_第1頁
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文檔簡介

1、I兩輪自平衡小車的設(shè)計(jì)兩輪自平衡小車的設(shè)計(jì)摘要近年來，兩輪自平衡車的研究與應(yīng)用獲得了迅猛發(fā)展。本文提出了一種兩輪自平衡小車的設(shè)計(jì)方案，采用陀螺儀ENC03以及MEMS加速度傳感器MMA7260構(gòu)成小車姿態(tài)檢測(cè)裝置，使用卡爾曼濾波完成陀螺儀數(shù)據(jù)與加速度計(jì)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)融合。系統(tǒng)選用飛思卡爾16位單片機(jī)MC9S12XS128為控制核心，完成了傳感器信號(hào)的處理，濾波算法的實(shí)現(xiàn)及車身控制，人機(jī)交互等。整個(gè)系統(tǒng)制作完成后，各個(gè)模塊能夠正常并協(xié)調(diào)工作，

2、小車可以在無人干預(yù)條件下實(shí)現(xiàn)自主平衡。同時(shí)在引入適量干擾情況下小車能夠自主調(diào)整并迅速恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)。小車還可以實(shí)現(xiàn)前進(jìn)，后退，左右轉(zhuǎn)等基本動(dòng)作。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：兩輪自平衡陀螺儀姿態(tài)檢測(cè)卡爾曼濾波數(shù)據(jù)融合III目錄1.緒論???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

3、?????????11.1研究背景與意義???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????11.2兩輪自平衡車的關(guān)鍵技術(shù)??????????????????????????????????????????????????????????????????????

4、?????????????????????????????21.2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????21.2.2數(shù)學(xué)建模???????????????????????????????????????????????????

5、?????????????????????????????????????????????????????????????????????21.2.3姿態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????21.2.4控制算法?????????????????

6、???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????31.3本文主要研究目標(biāo)與內(nèi)容???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????31.

7、4論文章節(jié)安排???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????32.系統(tǒng)原理分析?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

8、???????????????????52.1控制系統(tǒng)要求分析???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????52.2平衡控制原理分析??????????????????????????????????????????????????????????????????

9、?????????????????????????????????????????????52.3自平衡小車數(shù)學(xué)模型???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????62.3.1兩輪自平衡小車受力分析??????????????????????????????????????

10、??????????????????????????????????????????????????????62.3.2自平衡小車運(yùn)動(dòng)微分方程????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????92.4PID控制器設(shè)計(jì)?????????????????????????????????????????????

11、?????????????????????????????????????????????????????????????????????102.4.1PID控制器原理???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????102.4.2PID控制器設(shè)計(jì)??????????????

12、?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????112.5姿態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

13、?122.5.1陀螺儀??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????122.5.2加速度計(jì)????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

14、??????????????????????????????????????????132.5.3基于卡爾曼濾波的數(shù)據(jù)融合??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????142.6本章小結(jié)????????????????????????????????????????????????????????????????

15、?????????????????????????????????????????????????????????????163.系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????173.1MC9SXS128單片機(jī)介紹?????????????????????????????????

16、??????????????????????????????????????????????????????????????????173.2單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????193.3電源管理模塊設(shè)計(jì)??????????????????????

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