两轮自平衡机器人设计_研究生论文.docx

研究生课程论文课程名称 两轮自平衡机器人设计 授课学期 2013 学年至 2014 学年 第 二 学期学院 电子工程学院 专 业 电子与通信工程 学号 20120116 姓名 任课教师 交稿日期 2013.08.20 成绩 阅读教师签名 日 期 摘要本课题旨在设计一种两轮自平衡机器人。该系统的基本模型是一种两轮左右平行布置的双电机驱动小车，像传统的倒立摆一样，本身是一个自然不稳定体，必须施加强有力的控制手段才能使之稳定。由于它的行为具有独特性，具有巨大的潜在应用性，因而对其进行研究具有重要的理论和实践意义。两轮自平衡机器人由基本框架（车体）、两个平行的轮子、控制驱动电路、电源和左、右电机组成。两轮平行的安装于框架的最低端，两电机分别位于两轮两侧，电源安装于仅次于电机之上，控制驱动电路固定于中上部位。系统以姿态传感器(陀螺仪、加速度计)来监测车身所处的俯仰状态和状态变化率，通过高速中央处理器(stm32)计算出适当数据和指令后，驱动电动机产生前进或后退的加速度来达到车体前后平衡的效果。两轮自平衡机器人转弯通过两电机不同的速度差。原则上，只要打开电源且能保持足够运作的电力，两轮自平衡机器人就能自动的保持平衡运动或者静止状态。该系统灵活性强且结构简单、体积较小，适用于一些特殊的场合。对于姿态检测系统而言，单独使用陀螺仪或者加速度计，都不能提供有效而可靠的信息来保证车体的平衡。本文采用一种简易互补方法来融合陀螺仪和加速度计的输出信号，补偿陀螺仪的漂移误差和加速度计的动态误差，得到一个更优的倾角近似值。控制算法是运动控制的核心，本设计以stm32作为核心处理器对信号进行计算和输出控制。按照偏差的比例和积分进行控制的调节。本文对系统用到的算法控制技术做了相应的研究，从理论上分析了积分控制技术，并用于系统的实际测试。abstractthe purpose of this study is to design a bi-wheeled self-balancing robot. the basic model of the system is a parallel bi-wheeled double motor drive car, like a traditional inverted pendulum, itself be a natural unstable, the stability strong control to make it to be balancing. because of its behavior is unique, has the potential application of huge, so it has important theoretical and practical significance to study.two wheeled self-balancing robot is composed of basic frame (vehicle), two parallel wheels, control drive circuit, power supply and the left, the right motor. the bottom two parallel mounted on the frame, the two motors are respectively located in the two sides, the power installed on near to motor, control circuit is fixed in the upper part. system attitude sensors (gyroscopes, accelerometers) pitch state and state to monitor the change of body position, through high-speed central processing unit (stm32) to calculate the appropriate data and instructions, the motor produces forward or backward acceleration to achieve the effect of the balance body. two wheeled self-balancing robot turn through two different speed motor. in principle, as long as the power to open and to maintain sufficient operating power, two wheeled self-balancing robot can automatically balance motion or rest. the system is flexible and has the advantages of simple structure, small size, suitable for some special occasions.for attitude detection system, the gyro or accelerometer used alone, can not provide effective and reliable information to ensure the vehicle balance. this paper uses a simple complementary method to fuse the output signal of gyroscope and accelerometer, the dynamic error drift error and acceleration compensation of gyroscope meter, to get a better angle approximation.control algorithm is the core of motion control, this design with stm32 as the core processor to calculate and output control signal. regulation is controlled according to the deviation of the proportional and integral. the system uses the control algorithms of the corresponding research, from the theoretical analysis of the integral control technology, and for the actual test system.目录摘要iabstractii目录iii引言11自平衡原理21.1单摆原理21.1.1单摆分析21.1.2单摆原理总结21.2倒立摆31.2.1倒立摆非平衡分析31.2.2非平衡解决方案31.3两轮平衡原理31.3.1两轮平衡机器人受力分析31.3.2建立平衡方程41.3.3系统函数41.3.4改进方案52硬件需求分析62.1加速度传感器62.2陀螺仪72.3红外测速器72.4电机控制72.5控制器73算法的具体化及优化83.1具体化分析83.2优化分析93.3加速度产生的瞬时角度93.3.1干扰角度93.3.2干扰角产生流图104控制器资源分配104.1模数转换（adc）104.1.1陀螺仪角度测量104.1.2加速度测量104.2定时器114.2.1脉宽调制输出（pwm）114.2.2外部计数器114.2.3定时器115软件设计125.1主流程图125.2算法函数的分配135.2.1anglecalcate函数135.2.2anglecontrol函数145.2.3speedcontroloutput函数145.2.4speedcontrol函数155.2.5motorspeedout函数155.2.6setmotorvoltage函数155.2.7speedmeasure函数155.3参数说明165.3.1加速度传感器165.3.2轮速检测165.3.3陀螺仪相关参数165.3.4系数k166调试176.1硬件调试176.2软件调试176.2.1模数转换调试176.2.2脉宽调制输出调试176.2.3外部计数176.2.4定时器176.3综合调试17结论18参考文献19附录20致谢23引言近年来，随着移动机器人研究不断深入、应用领域更加广泛，所面临的环境和任务也越来越复杂。机器人经常会遇到一些比较狭窄，而且有很多大转角的工作场合，如何在这样较复杂的环境中灵活快捷的执行任务，成为人们颇为关心的一个问题。单轴双轮自平衡机器人概念就是在这样的背景下提出来的，进而加快了人们对双轮自平衡机器人的研究。国内外多家科研单位和企业以及自平衡代步车的爱好者都对自平衡理论的发展做出了许多的有益的贡献。大大推进了自平衡技术的发展，同时也出现了一批有代表性的自平衡机器人和载人代步车作品。 2002年，美国kgo公司的stevehassenplug研发出了两轮自平衡传感式机器人lcgway。这个设计引入了电机的差动驱动方式，它可以工作在倾斜面甚至不规则表面上，可遥控操作。通过对电动机进行遥控，legway可以在前行，后退和转弯时保持平衡，可以实现零半径转弯和u型回转。 自平衡原理 单摆原理 单摆分析重力场中使用细线悬挂着重物经过简化便形成理想化的单摆模型，如图1-11所示。 图1-1单摆当物体离开垂直的平衡位置之后，便会受到重力与悬线的作用合力，驱动重物回复平衡位置。这个力称之为回复力。 在偏移角度很小的情况下，回复力与偏移的角度之间大小成正比，方向相反。在此回复力作用下，单摆便进行周期运动。在空气中运动的单摆，由于受到空气的阻尼力，单摆终会停止在垂直平衡位置。空气的阻尼力与单摆运动速度成正比，方向相反。阻尼力越大，单摆越会尽快在垂直位置稳定下来。 单摆原理总结单摆能够稳定在垂直位置的条件有两个： （1） 受到与位移（角度）相反的恢复力； （2） 受到与运动速度（角速度）相反的阻尼力。 如果没有阻尼力，单摆会在垂直位置左右摆动。阻尼力会使得单摆终停止在垂直位置。阻尼力过小（欠阻尼）会使得单摆在平衡位置附件来回震荡。阻尼力过大（过阻尼）会使得单摆到达平衡位置时间加长。因而存在一个临界阻尼系数，使得单摆稳定在平衡位置的时间短。 倒立摆 倒立摆非平衡分析倒立摆之所以不能象单摆一样可以稳定在垂直位置，就是因为在它偏离平衡位置的时候，所受到的回复力与位移方向相同，而不是相反！因此，倒立摆便会加速偏离垂直位置，直到倒下。 非平衡解决方案如何通过控制使得倒立摆能够像单摆一样？要达到这一目的，有两个办法：(1) 改变重力的方向；(2)增加额外的受力，使得恢复力与位移方向相反； 两轮平衡原理直立着的车模可以看成放置在可以左右移动平台上的倒立着的单摆。本设计平衡的基本原来采用上文所述的倒立摆的非平衡解决方案的方案二，即增加额外的受力，使得恢复力与位移方向相反。在这里额外的力有电机提供。 两轮平衡机器人受力分析 图1-2受力分析如图1-2所示，两轮机器人的受力分析，得其恢复力为： （1-1）式中，由于很小，所以进行了线性化。假设负反馈控制是车轮加速度 a与偏角成正比，比例为，如果比例g，（ g是重力加速度）那么回复力的方向便于位移方向相反了。此外，为了使得倒立摆能够尽快地在垂直位置稳定下来，还需要增加阻尼力。虽然存在着空气和摩擦力等阻尼力，相对阻尼力比较小。因此需要另外增加控制阻尼力。增加的阻尼力与偏角的速度成正比，方向相反。因此式（1-1）可变为： （1-2）按照上面的控制方法，可把倒立摆模型变为单摆模型，能够稳定在垂直位置。因此，可得控制车轮加速度的控制算法 ： （1-3）式中，为车模倾角，为角速度；、均为比例系数；两项相加后作为车轮加速度的控制量。只要保证在 g、0条件下，可以使得车模像单摆一样维持在直立状态。其中有两个控制参数、 ，决定了车模是否能够稳定到垂直平衡位置，它必须大于重力加速度；决定了车模回到垂直位置的阻尼系数，选取合适的阻尼系数可以保证车模尽快稳定在垂直位置。 建立平衡方程由图1.3.1，假设外力干扰引起车模产生角加速度x(t)。沿着垂直于车模地盘方向进行受力分析，可以得到车模倾角与车轮运动加速度，以及外力干扰加速度a (t)，x(t)之间的运动方程。建立平衡运动方程如下： （1-4）当很小，=0时，公式（1-4）简化为： （1-5） 系统函数由式（1-5）得，系统输入输出的传递函数为： （1-6）此时系统具有两个极点。一个极点位于 s 平面的右半平面，因此车模不稳定。 改进方案 在式（1-6）基础上引入反馈，使得系统稳定，得系统图如下：图1-3改进框图由图1-3写出其系统函数如下： （1-7）系统稳定需要两个极点都位于 s 平面的左半平面。要满足这一点，需要 g、0。决定了车模是否能够稳定到垂直平衡位置，它必须大于重力加速度；决定了车模回到垂直位置的阻尼系数，选取合适的阻尼系数可以保证车模尽快稳定在垂直位置。由此可以得出结论，直立车模可以稳定。这与前面通过分析所得出的结论是一致的。车模运行速度和加速度是通过控制车轮速度实现的，车轮通过车模两个后轮电机经由减速齿轮箱驱动，因此通过控制电机转速可以实现对车轮的运动控制。电机运动控制是通过改变施加在其上的驱动电压大小实现的。对于电机的电磁模型、动力学模型以及车模的动力学模型进行分析和简化，可以将电机转速与施加在其上的电压之间的关系简化成如下的一阶惯性环节模型。通过电机加速度控制实现车模平衡稳定。电机带动车模后轮进行加速运动，加速度近似和施加在电机上的电压成正比，加速阶段的时间长度取决于时间常数 。该常数由电机转动惯量、减速齿轮箱减速比、车模的转动惯量决定，一般在十几到几百个毫秒。在恒速阶段，电机带动车模后轮进行恒速运行，运行速度与施加在电机上的电压成正比。电机的加速度实际上是由通过电机的电流所产生的电磁力矩决定。考虑到电机电流的控制需要更高的速度，所以在此就简化电机的控制方案。通过电机速度控制，实现车模恒速运行和静止。 硬件需求分析根据两轮自平衡机器人的功能特征，一般选择陀螺仪和加速度计两种惯性传感器来采集车体的姿态信息，直流无刷电机提供动力，两红外传感器采集车体速度信息。控制单元采用微控制器完成数据采集与处理、车体姿态判断、直流无刷电机控制及其他外围的控制等功能。系统硬件结构如图2-1所示。图2-1硬件结构 加速度传感器加速度传感器可以测量由地球引力作用或者物体运动所产生的加速度。本系统使用的加速度传感器为飞思卡尔公司产生的加速度传感器（mma7260）。该系列的传感器采用了半导体表面微机械加工和集成电路技术，传感器体积小，重量轻。通过设置可以使得 mma7260 各轴信号大输出灵敏度为 800mv/g，这个信号无需要在进行放大，直接可以送到单片机进行 ad 转换。只需要测量其中一个方向上的加速度值，就可以计算出车模倾角，比如使用 z 轴方向上的加速度信号。车模直立时，固定加速度器在 z 轴水平方向，此时输出信号为零偏电压信号。当车模发生倾斜时，重力加速度 g 便会在 z 轴方向形成加速度分量，从而引起该轴输出电压变化。车模运动产生的加速度使得输出电压在实际倾角电压附近波动。这些波动噪声可以通过数据平滑滤波将其滤除。但是平滑滤波一方面会使得信号无法实时反映车模倾角变化，从而减缓对于车模车轮控制。另一方面也会将车模角速度变化信息滤掉。上述两方面的滤波效果使得车模无法保持平衡。因此对于车模直立控制所需要的倾角信息需要通过另外一种器件获得，那就是角速度传感器-陀螺仪。 陀螺仪陀螺仪可以用来测量物体的旋转角速度。本系统选用村田公司出品的enc-03系列的加速度传感器。它利用了旋转坐标系中的物体会受到科里奥利力的原理，在器件中利用压电陶瓷做成振动单元。当旋转器件时会改变振动频率从而反映出物体旋转的角速度。由于陀螺仪输出的是车模的角速度，不会受到车体运动的影响，因此该信号中噪声很小。车模的角度又是通过对角速度积分而得，这可进一步平滑信号，从而使得角度信号更加稳定。因此车模控制所需要的角度和角速度可以使用陀螺仪所得到的信号。 红外测速器本系统的采用两组红外发射及接受装置分别对两轮脉冲定时计数后，计算得出机器人的运动速度。结构简单，操作方便。 电机控制电机运动明显分为两个阶段：第一个阶段是加速阶段；第二个阶段为恒速阶段。其中，在加速阶段，电机带动车模后轮进行加速运动，加速度近似和施加在电机上的电压成正比，加速阶段的时间长度取决于时间常数 。该常数由电机转动惯量、减速齿轮箱减速比、车模的转动惯量决定，一般在十几到几百个毫秒。在恒速阶段，电机带动车模后轮进行恒速运行，运行速度与施加在电机上的电压成正比。调整车模角度的控制周期很短，时间一般是几个毫秒，远小于时间常数 。此时电机基本上运行在加速阶段。由（2-3）计算所得到的加速度控制量 再乘以一个比例系数，即为施加在电机上的控制电压，这样便可以控制车模保持直立状态。 电机的加速度实际上是由通过电机的电流所产生的电磁力矩决定。考虑到电机电流的控制需要更高的速度，所以在此就简化电机的控制方案。本系统分别用两路pwm对直流电机加速度控制。 控制器本设计主控制器采用意法半导体生产的 stm32f103zt作为主控制器，它使用来自于arm公司具有突破性的cortex-m3内核，该内核集高性能、低功耗、实时应用、竞争性价格于一体。 stm32f103ze 的主要性能参数有：主频最高72mhz。 512 k 字节闪存程序存储器，64 k 字节sram。外设有：定时器、adc、spi、i2c、usart和usb等。接口丰富、设计简洁便于本设计学习研究和批量生产。 算法的具体化及优化本系统的关键在于算法是否合理，稍有误差可能导致本设计的失败，因此，对算法的研究优化有着重要的意义。 具体化分析有1.2节我们知道了静止状态机器人平衡的条件，重写如下： （1-5）由上式可以看出，我们需要得出角度，综合图1.3.4得：图3-1算法框图如图3-1角度由陀螺仪电路积分后直接输出，给定的速度与测量速度相减后经过积分与角度信息共同控制电机的转速。 优化分析按照图3-1算法由陀螺仪经过积分输出角度，因为误差的存在会形成误差混入积分，从而有了误差的累积，少片刻误差累积将会导致输出角度的饱和，最终使得角度信息错误。由于以上原因的存在，所以要对算法加以优化。图3-2优化算法框图这里我们采用加速度传感器经过积分产生的角度对陀螺仪产生的角度补偿、矫正，进而提高角度的精确性。 加速度产生的瞬时角度 干扰角度由图1-3写出其系统函数如下： （3-1）扰动信号x等效于加速度传感器的信号，则为由初始加速度产生的角度。因此只要加速度通过本系统函数，输出的就是角度信息。 干扰角产生流图图3-3干扰角流图 控制器资源分配在微处理器的选择上，基于arm内核的32位微控器stm32，cpu最高可工作在72 mhz，占据了高性价比和低功耗的优势，尤其是丰富的外设，快速的中断，强劲的运算速度完全满足设计平衡车的需求。 模数转换（adc）本系统采用的模拟/数字转换器（adc）是一种提供可选择多通道输入，逐次逼近型的模数转换器。分辨率为 12 位。在这里我们只用的adc1的两个通道分别用于角度和角加速度测量，使用dma传送方式。 陀螺仪角度测量采用adc1，通道10，pc00管脚。 加速度测量采用adc1，通道11，pc01管脚。 定时器通用定时器是一个通过可编程预分频器驱动的 16 位自动装载计数器构成。它适用于多种场合，包括测量输入信号的脉冲长度(输入采集)或者产生输出波形 (输出比较和 pwm)。 使用定时器预分频器和 rcc 时钟控制器预分频器，脉冲长度和波形周期可以在 几个微秒到几个毫秒间调整。脉冲宽度调制模式可以产生一个由timx_arr寄存器确定频率、由timx_ccrx寄存器确定占空 比的信号。当在一个通道上需要互补输出时，预装载位有ocxm、ccxe和ccxne。在发生com换相事件时，这些预装载位被传送到影子寄存器位。在输入捕获模式下，当检测到icx信号上相应的边沿后，计数器的当前值被锁存到捕获/比较寄存 器(timx_ccrx)中。当发生捕获事件时，相应的ccxif标志(timx_sr寄存器)被置1，如果开放 了中断或者dma操作，则将产生中断或者dma请求。如果发生捕获事件时ccxif标志已经为 高，那么重复捕获标志ccxof(timx_sr寄存器)被置1。写ccxif=0可清除ccxif，或读取存储 在timx_ccrx寄存器中的捕获数据也可清除ccxif。写ccxof=0可清除ccxof。本设计定时器用于脉宽调制输出，外部计数，定时。 脉宽调制输出（pwm）本设计电机驱动控制的两路pwm输出资源分配如下：左轮：定时器tim3，通道1，pa06引脚；右轮：定时器tim3，通道2，pa07引脚。 外部计数器本设计的外部计数器分别用于记录一定时间能轮子的转数，为得出轮子速度做准备。左轮：tim1_etr，pe07引脚；右轮：tim4_etr，pe00引脚。 定时器本设计用定时器2（tim2）定时，做为两路外部计数器一定时间的计数，用于计算两轮的速度和加速度。 软件设计合理的软件设计有着重要的作用，本设计采用c语言进行软件开发，在设计时用标准c语言的变量命名原则；尽可能的以功能为单元进行函数的分装，尽可能的减少全局变量而采用局部变量，保持良好的函数分装性；力求程序层次分明，结构简单，易读易懂；经过多次的在线调试以及分析，以确保程序的逻辑完整性和准确性；由于本设计采用stm32单片机，该单片机有丰富的函数库，该函数库是一个固件函数包，它由程序、数据结构和宏组成，包括了微控制器所有外设的性能特征。通过使用本固件函数库，无需深入掌握细节，用户也可以 轻松应用每一个外设。因此，使用本固态函数库可以大大减少用户的程序编写时间，进而降低开发成本。 每个外设驱动都由一组函数组成，这组函数覆盖了该外设所有功能。每个器件的开发都由一个通用 api (application programming interface 应用编程界面)驱动，api 对该驱动程序的结构，函数和参数名称都进行了标准化。综上所述，本设计尽可能的才用函数库编写程序，这样便于理解，也加快了程序的编写，简洁不易出错。 主流程图主流程图主要概括了本设计的主要的框架结构，从整体上描述了软件设计的主要思想。图4-1主流程图 算法函数的分配采用函数各个函数完成本设计的算法。算法函数总共有7个，分配如图4-2所示：图4-2算法函数分配图 anglecalcate函数函数anglecalcate主要完成图3-3干扰角度的计算，具体如下：double anglecalcate(u16 x) /输入为加速度传感器数据，输出为角度信息 static double wa = 0; /初始化加速度 double g = 9.8; /初始化重力加速度staticdouble angle_1 = 0;static double angle_2 = 0;staticdouble out = 0; double k1 = 11,k2 = 1; /参数k1、k2 wa = (0.912-(double)x/0x0fff*3)/0.4*1.5/l; /计算加速度 angle_1 = wa-(k1-g)/l)*angle_2-out*k2/l; /首次积分求得速度 angle_2 += angle_1; /再次积分求得角度 out += angle_2;return out; anglecontrol函数此函数用于转换陀螺仪信号以及对转换结果产生的角度与anglecalcate函数返回的角度相加求和，具体实现如下：double anglecontrol(double anglecalcate,u16 tuoluoyi) double out = 0; out=(anglecalcate+(double)tuoluoyi/0x0fff*3-1)*6.28/(1.76-0.64); return out ; speedcontroloutput函数此函数用于处理两轮实测速度或控制速度反馈给角度信息输出的计算。具体如下：double speedcontroloutput(double anglecontrol,double speedcontrol) double out = 0;out =(anglecontrol-speedcontrol); return out ; speedcontrol函数函数speedcontrol用于给定速度输入的速度控制计算：double speedcontrol(double v,double speedmeasure) static double k3=0.5,k4=1,cha,jifen=0,out;cha = v-speedmeasure;jifen +=(k4*cha );out = jifen+(k3*cha);return out; motorspeedout函数double motorspeedout(double speedcontroloutput)return speedcontroloutput; setmotorvoltage函数此函数将速度信息转化为驱动电机的电压信号，电压信号为脉宽调制信号，所以调节pwm输出脉宽即可，具体实现如下：double setmotorvoltage(double motorspeedout) double out = 0;out =100-motorspeedout/0.5*100; return out ; speedmeasure函数该函数将两轮定时测得的计数值，这里的定时用定时器定时中断重装计数器实现，转化为两轮转动的实际速度。double speedmeasure(u16 right,u16 left) double rv,lv,out,t=1,c=16.5; /c为实际测量轮子的周长单位厘米rv=(double)right/50/7.5*c/t; /计算右轮速度lv=(double)left/50/7.5*c/t; /计算左轮速度out = (rv+lv)/1;return out; 参数说明程序中所用参数统一说明如下： 加速度传感器 静止时，产生电压信号1.6v（实测）； 动态时，电压信号与运动方向相反（实测）； 高度，距离两轮轴为7cm（实测）；（4）灵敏度，800mv/g，量程1.5g； 轮速检测（1）计数光盘，一周个数50个孔；（2）轮子周长16.5cm（实测）； 陀螺仪相关参数 重心平衡时，电压信号1.36v； 非平衡时，最大信号1.76v，最小0.64v； 系数k g，保证回复力的方向便于位移方向相反； 0，保证单摆过程中阻力的存在； =1，确保反馈信号的稳定； =1，反馈信号的比例； 调试调试工作比较枯燥，我们耐心反复的测试观察，保持良好的态度调试，总会有成果。 硬件调试本设计硬件调试过程如下： 测试由7.2v电池供电转换成5v电源的模块稳定，电源正负引脚准备充足； stm32小板工作正常，io口预留丰富，以备用； 测试电机驱动电路工作正常； 测试各个传感器信号工作正常； 连接各个模块电路，测试无误； 软件调试软件调试我们先尽可能的去一个函数或一个模块的检测，数值是否合理正确，若不合理找到错误并改正或优化，在连起来或整体测试，具体如下： 模数转换调试开启adc1的两个通道，请求dma传送，改变通道引脚电压，调试查看数据合理准确。 脉宽调制输出调试设置tim3，开启通道1,2作为pwm输出，编写脉宽自动变化的程序测试。 外部计数设置tim1、tim4为外部计数模式利用信号发生器输入，在线调试查看计数寄存器值变化。 定时器设置tim2为定时器，开启中断，在终端中取反某io口，用示波器测试定时时间准确。 综合调试当软件程序编写完毕，硬件连接无误，供电测试，先保持重心平衡时，车轮能停止转动，当机器人的重心向前偏移时车轮传速提高，切与向前便宜的角度成正比。调节程序参数，调节滑动变阻器是整体达到这个效果，最后机器人试跑测试，机器人的稳定性。结论单轴双轮自平衡机器人是轮式移动机器人的重要分支，也是一种全新的、有着重大理论变革。因而对其进行研究具有重要的理论和实践意义。而两轮机器人结构简单、移动轨迹灵活易变等优点，使其在场地面积较小或要求灵活运输的场合十分适用，可以作为特定场合的探险、勘探任务，也可以为特殊群体提供便捷的代步工具。本文以单轴双轮自平衡系统为研究对象，对其传感器、传感器数据融合方法、系统控制器、平衡控制算法、电机控制算法等进行了研究。详细介绍了平衡控制算法的推导过程、原理，以及控制器的硬件设计和软件设计，分析了各个控制模块的具体通过系统的实际测试应用，表明运用的算法对传感器进行数据融合所得到的结果是切实有效的，明显提高了动态环境下的姿态检测精度，以达到整车系统精确控制的要求。 参考文献1袁泽睿两轮自平衡机器人控制算法的研究哈尔滨工业大学工学硕士学位论文20066.2王效杰基于变结构控制的两轮自平衡小车系统设计与实现西安电子科技大学硕士论文2006.3袁泽睿.两轮自平衡机器人控制算法的研究d.哈尔滨:哈 尔滨工业大学，2006:22-31. 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test2;double test3;double test4;double test5;double test6;double test7;double test8;errorstatus hsestartupstatus;/* private function prototypes -*/void rcc_configuration(void);void gpio_confi