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文档简介

直立自平衡小车设计方案 组员黄涛陶玉龙王亚龙梁华盛 1 一 选题依据 直立自平衡小车是要求仿照两轮自平衡电动车的行进模式 让小车以两个后轮驱动进行直立行走 近年来 两轮自平衡电动车以其行走灵活 便利 节能等特点得到了很大的发展 国内外有很多这方面的研究 也有相应的产品 2 二 研究目标 1 控制小车平衡 通过控制两个电机正反向运动保持车模直立平衡状态 2 控制小车速度 通过调节车模的倾角来实现车模速度控制 3 控制小车方向 通过控制两个电机之间的转动差速实现车模转向控制 3 研究目标 4 三 研究内容及关键技术 1 小车平衡控制如何通过控制使得倒立摆能够像单摆一样 稳定在垂直位置呢 要达到这一目的 只有两个办法 一个是改变重力的方向 另一个是增加额外的受力 使得恢复力与位移方向相反 显然对于直立自平衡小车采用第二种方法 5 小车平衡控制 6 总结控制两轮小车直立稳定的条件如下 1 能够精确测量车模倾角 的大小和角速度 的大小 加速度传感器和角速度传感器 2 可以控制车轮的加速度 电机运动控制 7 电机运动控制作用 1 通过电机加速度控制实现小车平衡稳定 2 通过电机速度控制 实现小车恒速运行和静止 3 通过电机差速控制 实现小车方向控制 8 2 小车速度控制控制速度只要通过控制小车的倾角就可以实现了 具体实现 1 通过安装在电机轴上的光电码盘来测量得到小车的车轮速度 2 通过小车直立控制实现小车倾角的改变 9 3 小车方向控制电机差动控制 利用小车左右轮偏差检测信号分别与车模速度控制信号进行加和减 形成左右轮差动控制电压 使得车模左右轮运行角速度不一致进而控制车模方向 10 小车方向控制 11 四 软硬件设计1 小车本体组装 带减速齿轮的双电机小车 2 硬件电路搭建 模块化控制电路设计 3 控制软件设计 PID算法和KalmanFielt设计 4 后期调试 12 硬件电路搭建 1 单片机最小系统 包括AVR单片机 程序下载调试接口等 2 陀螺仪与加速度计 包括传感器信号放大滤波电路 3 速度检测 检测电机光电码盘脉冲频率 4 电机驱动 驱动两个电机运行功放电路 5 电源 电源电压转转换 稳压 滤波电路 6 设置与调试 显示系统运行状态与监控 13 五 可行性分析目前我们组的定位是首先AVR单片机控制电路实现小车自主平衡 速度和方向控制计划用红外
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