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文档简介

1、,双轮自平衡小车的设计与实现,EDN博客：狂人旭 电子技术交流群：162746075 分享电子设计资源，尊重笔者的劳动成果，禁止商业用途！,背景和发展现状,自平衡技术的,1,便捷生活,智能创造,智慧城市,工业4.0,背景,双轮仿生机器人,自平衡代步车,发展现状,为传统产业注入新鲜技术活力,全资收购Segway,自平衡技术日渐成熟,应用领域,自平衡技术的,2,应用领域,高频摇振机,危险品运输,智能轮椅,提高造纸效率 降低传统工艺成本,1,2,3,工业和运输,较好的安全性 坡道运输稳定 良好的地形适应能力,良好的用户体验 残障人士人身安全保障,设计实现,自平衡小车的,3,设计实现,自平衡原理,硬件

2、设计,软件设计,1,2,3,设计实现,自平衡原理,硬件设计,软件设计,控制车模平衡的直观经验来自于人们日常生活经验。这需要两个条件：托着木棒的手掌可以移动；眼睛可以观察到木棒的倾斜角度和倾斜趋势（角速度）。实际上就是控制中的负反馈机制。,自平衡原理并不陌生,设计实现,自平衡原理,硬件设计,软件设计,车模有两个轮子着地，车体只会在轮子滚动的方向上发生倾斜。控制轮子转动，抵消在一个维度上倾斜的趋势便可以保持车体平衡了。,平衡的建立与保持,设计实现,自平衡原理,硬件设计,软件设计,设计采用姿态传感器采集车体的倾角信息，利用旋转编码器测量小车电机转速，配合蓝牙通信在主控单元STM32的控制下，输出脉宽

3、调制波至电机驱动，控制电机运动状态，实现小车的平衡、运动、转向。,硬件设计,设计实现,自平衡原理,硬件设计,软件设计,互补滤波,通过陀螺仪得到角速度信息，积分得到角度，定时对加速度采样得到角度进行均值处理，以此来校正陀螺仪得到的角度。,设计实现,自平衡原理,硬件设计,软件设计,增量式PID,PID控制分为直立环（PD）控制与速度环（PI）控制。 直立环输出 = 比例系数P * 倾角误差 + 微分系数D * 角速度 速度环输出 = 比例系数P * 速度误差 + 积分系数I * 速度误差累积,总结与展望,设计目标基本完成，实现了小车的自平衡、运动、转向等功能。 本设计是自平衡控制的良好验证平台，在自平衡技术与现代工业和城市生

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