原文传递
载人平衡车控制系统的设计与实现
| 论文题名： | 载人平衡车控制系统的设计与实现 |
| 关键词： | 载人平衡车;数学模型;PID控制;卡尔曼滤波 |
| 摘要： | 载人平衡车是一种靠电能提供动力，能够载人直立平衡行走的交通工具。随着社会的发展，公共交通的拥堵也成为普遍现象，这也越来越受到人们的关注。载人平衡车体积小巧轻便，适用能力强，因此它的使用能够有效缓解交通压力。一款性能优良的载人平衡车，不仅可以为你代步，而且能够让您享受自由穿梭于闹市的轻松与快乐。它节能、环保，非常适用于短途驾驶。在环境污染日益加重的今天，作为绿色环保的交通工具，平衡车将逐步取代自行车和电动车，必将给交通的运行方式带来新的变化和契机。 本文以两轮载人平衡车为控制对象，设计了载人平衡车的自动控制系统，建立了载人平衡车数学模型，设计了硬件系统，编写了软件系统。载人平衡车是两轮结构，使得它在静止和非控制状态下是一个不稳定的系统。但可以根据一级倒立摆的控制策略，采用高速处理芯片对其进行控制，使它处在一个动态平衡的稳定系统。针对载人平衡车具有不稳定的特性，本文通过建立数学模型对其进行分析和验证，利用拉格朗日方程建立两轮载人平衡车的动力学模型，在得到其精准数学模型后，采用泰勒展开对模型进行线性化，得到其线性化模型。 在实际制作过程中，陀螺仪和加速度传感器采集回来的数据具有较大的扰动，通过卡尔曼滤波对其进行角度融合，得到了理想的反馈角度。设计了高效的电机驱动、测速、转向和电流检测等电路。编写了传感器采集程序、角度融合程序、算法程序和其他一些辅助程序。采用PID算法对其进行控制，在实际验证中，得到很好的控制效果。 |
| 作者： | 徐文凯 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 李双全 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨理工大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
