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文档简介

1、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,学习研究,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,学习研究,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,学习研究,研究目标,4,学习研究,三.研究内容及关键技术 （1）小车平衡

2、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,学习研究,小车平衡控制,6,学习研究,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,学习研究,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,学习研究,（2）

3、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,学习研究,（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,学习研究,小车方向控制,11,学习研究,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Kalman Fielt设计） 4.后期调试,12,学习研究,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,学习研究,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遥控实现，放弃使用在

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