两轮自平衡小车的软件设计-开题报告

毕业设计论文开题报告题目两轮直立小车的软件设计院（系）电子信息工程学院专业电气工程及其自动化班级姓名学号导师1毕业设计（论文）综述（题目背景、国内外相关研究情况及研究意义）（1）、题目背景两轮直立小车技术是一种横跨多个学科的综合技术，随着计算机技术、软件技术、微电子技术、通信技术、材料技术等相关领域的进步而在近年快速发展。同航天技术一样，两轮直立小车技术的发展水平甚至代表了一个国家的综合科技实力。（2）、国内外相关研究情况国外姿态传感器研究现状由瑞士联邦技术学院工业电子实验室的研究人员研制的名为JOE是由DSP芯片进行控制的。它由车架上方所附的重物模拟实际车中的驾驶者。其外观图如图所示。国内姿态传感器研究成果我国在两轮自平衡机器人方面的研究也取得了一定的成就西安电子科技大学研究出了自平衡两轮机器人，它是一种两轮式左右并行布置结构的自平衡系统。它利用伺服放大器ADS作为控制器，选择两个MAXSON电机作为执行元件，采用自适应神经模糊控制器对小车这一非线性对象进行大范围控制，从而实现系统的自平衡。哈尔滨工业大学也有类似的双轮直立自平衡机器人，该系统采用DSP作为控制核心。车体倾斜角度检测采用加速度传感器和陀螺仪。利用PWM技术动态控制两台直流电机的转速。基于这些完备而可靠的硬件设计，使用了一套独特的软件算法，实现了该系统的平衡控制。（3）、研究意义随着随着计算机技术、软件技术、微电子技术、通信技术、材料技术的迅速发展，机器人的发展水平已经同其他技术一样，代表了一个国家的综合科技实力。两轮直立小车具有高平衡、跟踪、能够适应不同的道路的优点，还具备躲避障碍物的功能人们可以利用多样化的手段进行人机交互，包括语音、网络、无线通讯等，这些都是的越来越广泛的研究更加的需要两轮直立小车技术。2本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施（1）、主要内容软件的主要功能包括有1各传感器信号的采集、处理；2电机PWM输出；3车模运行控制直立控制、速度控制、方向控制；4车模运行流程控制程序初始化、车模启动与结束、车模状态监控；5车模信息显示与参数设定状态显示、上位机监控、参数设定等。（2）、拟采用的研究方案、研究方法通过实验，查阅文献，建立模型和调试的方法进行研究上述功能可以分成两大类第一类包括13功能，它们属于需要时间周期执行，因此可以在一个周期定时中断里完成。第二类包括45功能。它的执行不需要精确的时间周期。可以放在程序的主程序中完成。这两类任务之间可以通过全局变量实现相互的通讯。主程序框架如错误未找到引用源。所示3本课题研究的重点及难点，前期已开展工作（1）、研究重点及难点陀螺仪的漂移问题陀螺仪存在漂移问题引起MEMS陀螺仪输出产生漂移的原因按照其性质具体可分为以下两类第一类有规律的漂移（1）与加速度无关的漂移主要由电磁力矩、弹性力矩以及工艺等因素引起；（2）与加速度成正比的漂移主要由质量不平衡等因素引起。所谓质量不平衡，是指陀螺组件的质量中心与支承中心不重合。例如，陀螺组件静平衡不精确或材料热膨胀系数不匹配，都会造成陀螺组件的质量中心偏离支承中心，从而形成质量不平衡力矩；（3）与加速度平方成正比的漂移主要由陀螺仪结构中的弹性形变等因素引起。第二类随机性质的漂移MEMS陀螺随机性质的漂移主要源自于由摩擦、温度梯度等因素引起的干扰力矩。这种干扰力矩没有确定的规律性，无法用简单的方法进行补偿。陀螺随机漂移是惯性导航系统的主要误差源之一，近代高精度的惯性导航系统采用适当的滤波，以使该项漂移引起的导航定位误差减至最小。由上分析可知，陀螺仪输出由角速度真值和一个漂移偏差构成，通过对角速度真值的积分得到机器人倾角。但由于温度变化、摩擦力和不稳定力矩等因素，陀螺仪会产成漂移误差，而无论多么小的常值漂移通过积分都会得到无限大的角度误差。因而，不能单独使用陀螺仪作为系统的传感器（3）前期已开展工作结合C语言程序学习C语言以及相关发面的知识4完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写）1周查阅有关文献，根据任务书完成毕业设计（论文）开题报告，制定毕业设计（论文）初步工作方案，拟定毕业设计论文写作提纲，查阅课题相关文献。23周学习C语言以及两轮直立小车相关方面的软件知识，进行软件调试和硬件验证。注1、正文宋体小四号字，行距22磅。46周编写所做硬件部分相关的软件，进行软件调试。78周根据课题的要求，查阅文献，编写出两轮直立小车的软件程序910周撰写论文1113周毕业答辩参考文献（1）秦刚，陈忠孝，陈超波计算机控制技术（J）电子信息工程，2012（2）915（2）楼顺天，周佳社微机原理与接口技术（J）2011,15（13）107160（3）梁文宇，周惠兴，曹荣敏双轮载人自平衡控制系统研究综述（J）控制工程，2010S2139144，190（4）孙军，万明伦，吕博，等平衡车机电控制系统建模与仿真J机械与电子，2010103437（5）魏延辉，刘胜，高延滨，等基于两轮自平衡机器人组合定位方法的研究J机械与电子，2010105863（6）张吉昌，程凯，郑荣儿单轴双轮自平衡车姿态监测方案设计（J）中国海洋大学学报，20099467470（7）张志强基于STM32的双轮平衡车J电子设计工程，2011，1913103106（8）薛伦生，舒涛，戴新生基于单片机控制的小车平衡系统设计（J）电子测量技术，2009，3258587（9）杨继志，郭敬基于MMA7260两轮自平衡小车控制系统设计（J）机电产品开发与创新，2011，243144145（10）蒋纬洋，邓迟，肖晓萍两轮自平衡车系统制作研究J国外电子测量技术，2012，3167679（11）秦剑两轮自平衡车的制作（J）电子制作，20111911（12）孙立宁机器人技术发展状况（J）电子制作，2012（5）415（13）刘金琨智能控制（J）电力电子技术与