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基于嵌入式微控制器和低成本传感器的自平衡两轮电动车研发
| 论文题名： | 基于嵌入式微控制器和低成本传感器的自平衡两轮电动车研发 |
| 关键词： | 自平衡;两轮电动车;嵌入式微控制器;动力学建模;PID控制;模糊控制 |
| 摘要： | 近年来,对自平衡两轮电动车的理论和应用研究日益受到国内外的专家和企业的青睐。它体积小、结构简单、运动灵活、绿色环保,是一种新型的代步交通工具,有着广泛的应用前景。但它左右两轮平行布置,是一个不稳定体,像传统的倒立摆一样,所以必须施加强有力的控制手段才能使之平衡。 本文在总结和归纳国内外两轮自平衡小车的研究现状后,设计并制作加工了小车的机械结构,在设计和制作小车车体时,以结构简洁方便、更人性化的设计观念为车体设计了折叠座椅,驾驶者可站可坐。因为自平衡两轮电动车的所有运动方式是以平衡控制为前提,所以平衡控制是它运动的关键,在分析车体受力之后,利用拉格朗日方程建立了三自由度数学模型,得到相应的状态方程,并对状态方程的状态变量进行分析,得到两个独立的子系统:直线运动系统和转弯运动系统。在此基础上进行PID和模糊控制仿真分析。 自平衡两轮电动车是“人机交互”的智能化产品,车体的LCD屏幕以及电源信号灯等可以告诉驾驶者车体的运动状态,驾驶者也可以通过转动车把,通过车把的霍尔传感器在人体没有前倾的时达到想要的速度。本文选用适当的ARM控制器、轮毂电机和传感器,设计出自平衡两轮电动车的驱动电路,实现了两轮小车的硬件控制系统。 自平衡电动车控制的实时性,要求时刻掌握车体姿态信息,随时调节电机转速以实现车体动态平衡。本文以低成本传感器代替高成本传感器,以降低车体成本利于车体推广为前提,对低成本传感器引入的系统误差进行处理控制并与高成本传感器进行比较分析,结果表明低成本传感器也能满足车体运行需要。 |
| 作者： | 田珊珊 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 杨志刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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