【《两轮自平衡小车发展分析的国内外文献综述》2300字】

两轮自平衡小车发展研究的国内外文献综述目录TOC\o"1-3"\h\u6373两轮自平衡小车发展研究的国内外文献综述 146081.1国外研究现状 1160801.2国内研究现状 3273701.3总结 47727参考文献 51.1国外研究现状对于自平衡小车的相关项目的研究，国外的进度是领先于国内的。主要研究是一些欧美国家和日本，他们从倒立摆中吸取灵感，将倒立摆中的控制方法集成与自平衡小车中，在实际的研究中，研究人员为了能够更好的去控制小车的平衡，运用了很多的控制理论计算，比如智能控制算法，经典PID算法等进行研究。他们通过相关的研究在自平衡车及平衡相关领域取得了大量的创新性突破。1996年日本筑波大学最早研制出的的YamabicoKurara倒立摆结构的二轮机器人如图1-1所示，左右分别有一个独立的车轮分开进行控制，但是因为是设备和相关算法的都很少，策略也很少。所以它只能够在自己设定的轨道保持平衡的效果而不能有进行自由移动。图1-1YamabicoKurara机器人20世纪初，美国著名大发明家迪恩卡门发明了一款让世人震惊的自平衡轮椅小车segway，如图1-2，产品一经推出，得到了很多互联网大佬的争相投资，大佬们认为它能够去改变人们现有的出行方式。Segway有多个子系统综合而成，其中子系统有，中央处理系统、姿态检测系统，速度检测系统以及动力系统。这些系统的数据全部传入中央处理系统，然后通过相关的控制算法处理相关数据，然后将结果发送给车子的动力总成系统，从而控制车子的前进后退，转弯等操作。图1-2Segway平衡车2007年日本早稻田大学的度亮边教授制作可平衡车NXTway二轮平衡车如图1-3所示，这个车子由前车子的基础功能上有了音乐播放功能，且此车比起前面的车了来说，他的稳定性的小车的机械结构更加的合理。图1-3NXTway平衡车2013，日本本田公司发明了一款新型平衡车U3—X如右图1-4所示，该车采用了当时最新的传感器和控制原理，小车不仅具有车子前进后退的和转弯能力还可以播放音乐，此车可以相比与前面的车子它可以让人坐着且依旧可以保持很好的平衡度图1-4U3-X模型图1.2国内研究现状虽然我国在自平衡车的研究上，相对与欧美国家来说要晚一些但是，我国这几年的发展是的自平衡的商业化远远高于国外，据媒体统计2019美国进口我国的平衡车已经达到了百万的级别，现在平衡车商业发展基本可以说占了全球大部分份额。我国平衡车发展速度非常之快。2003年，中国科学院技术大学研制出了，有电机进行控制的载人二轮自平衡小车，如图1-5所示他的形状和Segway有一些类似，但相比于前者，他加入了各种传感器件，如陀螺仪，加速度计等来采集他的速度，角速度等相关的信号。在根据这些数据指制定相应的控制方法，从而运用PWM脉冲技术来调节电机的转速从而能够是车子在路面上达到平衡的效果。图1-5中国科学技术大学平衡车2012年刚刚成立的纳恩伯公司，推出了现在的小米平衡车一代其图片如右图1-6所示。他相比于Segway而言，没有了把手人只需要站在平衡车上，车子会自动检测人体的姿态宠儿调节车子的速度从而达到平衡，并且它还可以通过手机app来进行控制和查寻到车子的各个数据。这个与前面的平衡车相比有了很大的升级和改造，他也有两个电机分别来进行控制的，车内还有加速度计和陀螺仪等传感器来识别人的各种姿态，从而实现车子的加减速和转弯等一系列的操作。而且现在的最新版的平衡车已经有了防撞预警等一系列更加智能的操作，并且车子的续航等相较于以前也有了极大的提高，使得平衡车的真正解决了短距离绿色出行的难题。也是目前比较推崇的方案。图1-6小米第一代平衡车1.3总结上面两节对于国内外两轮自平衡车的发展分析，控制方法越来越多而我们学习了解后对其控制理论的学习也理解的更加深刻。而目前自平衡小车使用的最多控制算法的还是我现在学习和使用的PID经典控制算法。当然随着发展还有模糊控制，神经网络的一系列的新的控制方法。当时这些算法的主要思路都是先用相关的传感器收集小车的各个姿态位置，速度，温度等一系列的数据。这些传感器主要有，陀螺仪，加速度器，红外传感器，超声波传感器等一系列元器件来获得小车的各个数据，但是这些传感器都有一定的误差，我们需要去通过一定的滤波算法来减小它的误差值，使其系统的误差范围在我们的设计可控的误差区间内。目前我们的设计都是基于平面设计而言的如果在斜面等一系列曲面上，就需要重新去分析设计相关的方案。参考文献[1]采长涛.两轮小车自平衡控制系统的研究与设计[D].安徽理工大学,2018.[2]李姿景,张具琴,于俊杰,职宏霖.基于单片机的两轮平衡车设计[J].电子测量技术,2020,43(23):1-5.[3]闻双云.两轮自平衡小车控制算法的研究与优化[D].吉林大学,2017.[4]刘二林,姜香菊.基于PD算法的两轮自平衡车直立控制[J].自动化与仪器仪表,2015(01):203-206.[5]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[D].西安电子科技大学,2006.[6]季鹏飞,朱燕,程传统,杜晓..于STM32的两轮自平衡小车控制系统设计[J].电子科技,2014,27(11):96-99+105.[7]刘二林,姜香菊.基于卡尔曼滤波的两轮自平衡车姿态检测[J].自动化与仪器仪表,2015(02):52-54.[8]胡包钢.非线性PID控制器研究-比例分量的非线性方法[J].自动化学报,2006(02):219-227.[9]郑慧伟,崔坤.卡尔曼滤波在二轮自平衡车直立控制中的应用[J].微型机与应用,2014,33(17):95-97+102.[10]王磊,宁欣.基于STM32的两轮自平衡小车控制系统设计[J].山东工业技术,2018(13):54.[11]杨柳.两轮自平衡小车控制系统探讨与分析[J].中国新通信,2018,20(19):152.[12]李澍源,冯奇杰,兰家祥,林寿英.基于超声波测距式的自平衡车控制系统[J].内燃机与配件,2017(02):9-11.[13]孟腾,章政.基于陀螺仪与加速度计的二轮自平衡控制系统设计[J].传感器与微系统,2014,33(10):61-64.[14]王素青,熊维堂.基于STM32的两轮自平衡小车系统设计[J].实验室研究与探索,2016,35(05):146-150.[15]王世峰.基于STM32自平衡车系统设计[J].北京信息科技大学学报(自然科学版),2017,32(06):74-78.[16]杨凌霄,李