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原文传递双轮平衡车控制系统的设计

论文题名：	双轮平衡车控制系统的设计
关键词：	双轮平衡车;数学模型;卡尔曼滤波;控制系统
摘要：	随着时代的发展，人们生活质量的提高，双轮平衡车已经成为越来越流行的交通工具，目前双轮平衡车的发展已经成为未来交通工具发展的重要方向。在实际使用中，双轮平衡车的反应速度，稳定性已是制衡双轮平衡车使用体验的最重要指标。为双轮平衡车提供一种高效准确的运动控制系统成为了拓展其应用范围的前提。本文是在基于嵌入式微处理器平台上，选择姿态传感器，设计了一种低成本、高性能、高准确性的双轮平衡车的控制系统。　　本文首先从双轮平衡车的理论基础开始研究双轮平衡车的控制系统，依据现代受力分析和动能理论对车体进行数学建模，在数学模型的基础上设计合理的控制算法。之后设计双轮平衡车机械结构，主要分为车轮、车架、电机等机械结构。在设计平衡车硬件电路时，主要使用ARM结构的微处理器处理算法并且控制整体电路模块，使用高效的姿态传感器MPU6050采集车体的姿态信息，采用电机驱动芯片驱动电机。最后编制双轮平衡车控制系统的程序，采用卡尔曼滤波算法对采集到的姿态信息进行抗干扰处理。通过计算，主控制器输出PWM波驱动电机维持系统整体稳定并保持姿态平衡。　　本次设计实现了抗干扰能力强和高效稳定的平衡车控制系统，该平衡车系统不仅平稳运行，并可以成功从不稳定状态恢复平衡，基本实现了基本功能。本次设计可以使双轮平衡车这种交通工具更好的符合人们的日常需求。
作者：	张益铭
专业：	仪器科学与技术
导师：	曹伟
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨理工大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文