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原文传递一种双轮自平衡车的设计和实现

论文题名：	一种双轮自平衡车的设计和实现
关键词：	交通代步工具;双轮自平衡车;硬件设计;软件开发
摘要：	双轮自平衡车是一种基于倒立摆模型设计的新型短途交通代步工具。其突出特点是体积小、结构简单、运动灵活、节能环保，能够零半径回转，适用在狭小空间内活动。其基本工作原理是依靠从姿态传感器实时获取的姿态信息，结合平衡算法驱动运动，纠正偏差，从而保持自身动态平衡。针对目前双轮自平衡车成本高，普及程度低的现状，本文基于低成本姿态传感器，提出了一套完整的双轮自平衡车设计方案，并通过组装样机验证该方案的可行性。　　首先，本文在系统需求分析的基础上，从机械结构、动力系统、控制系统硬件和软件、人机交互五个方面入手，提出了双轮自平衡车的总体设计方案。　　其次，设计了应用于双轮自平衡车的PD控制算法，并以此为基础，设计了模糊自适应PD控制算法，通过ADAMS建立了双轮自平衡车的动力学模型，通过基于ADAMS和MATLAB的联合仿真实验对两种算法进行验证和对比，为改进设计和控制策略提供理论基础。　　然后，设计了以时间片轮询为主的任务调度系统，从姿态信息读取和处理、Kalman滤波器设计、平衡算法实现和转向程序设计四个方面入手，设计了双轮自平衡车的软件系统，并基于Android开发了自平衡车APP，用于实现一定的人机交互功能。　　最后，利用实验室现有条件组装了样机，设计了相应的硬件和软件，对本文的设计方案和平衡算法进行了验证。实验结果表明该系统具有良好的控制效果，稳定性较高，从而验证了理论分析的正确以及该设计方案可行有效。
作者：	姜利彬
专业：	机械工程
导师：	史金飞;周章云
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文