兩輪自平衡小車

　　自平衡小車設(shè)計(jì)

　　摘要

　　這些年來，兩輪自平衡車的應(yīng)用獲得了十分快速的應(yīng)用和發(fā)展。本文提出了一種兩輪的自平衡小車的設(shè)計(jì)，采用陀螺儀ENC-03以及MEMS加速度傳感器MMA7260構(gòu)成小車姿態(tài)檢測裝置，使用卡爾曼濾波完成陀螺儀數(shù)據(jù)與加速度計(jì)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)融合。系統(tǒng)選用飛思卡爾16位單片機(jī)MC9S12XS128為控制核心，完成了傳感器信號(hào)的處理，濾波算法的實(shí)現(xiàn)及車身控制，人機(jī)交互等。

　　整個(gè)系統(tǒng)在制作完成后，各個(gè)模塊之間能夠協(xié)調(diào)工作，小車也可以在無人干預(yù)的條件下達(dá)到自主平衡。同時(shí)在引入適量的干擾情況下小車也能夠自主調(diào)整狀態(tài)并迅速恢復(fù)穩(wěn)定的狀態(tài)。小車可以被控制實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、左右轉(zhuǎn)向等動(dòng)作。

　　關(guān)鍵詞：自平衡 stm32 姿態(tài) 濾波

　　1.1研究背景與意義

　　近應(yīng)用意義。自平衡車巧妙地利用地心引力使其自身保持平衡，并使得重力本身成為運(yùn)動(dòng)動(dòng)能的提供者，載重越大，行駛動(dòng)能也就越大，具有環(huán)保的特點(diǎn)（胡春亮等，2007）。駕駛者不必?fù)?dān)心掌握平衡，車體自身的平衡穩(wěn)定性，使得原本由于平衡能力障礙而無法騎自行車的人群也同樣可以駕馭。車身小巧，轉(zhuǎn)彎靈活，可以在狹窄、大轉(zhuǎn)角的工作場合作業(yè)。自平衡車的種種優(yōu)點(diǎn)使其可以作為一種快速、環(huán)保、安全、舒適、小巧靈活的綠色交通工具，是未來汽車和自行車的替代品，其市場的廣闊性與經(jīng)濟(jì)效益不言而喻。

　　理論研究意義。自平衡車，在重力作用下車體姿態(tài)本征不穩(wěn)定，需要電機(jī)的控制來維持姿態(tài)的平衡，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)車輪，傳感器、軟件、微處理器及車體機(jī)械裝置整體協(xié)調(diào)控制電動(dòng)車平衡，是集環(huán)境感知、動(dòng)態(tài)決策與規(guī)劃、行為控制與執(zhí)行等多種功能于一體的綜合復(fù)雜非線性系統(tǒng)，其控制難度大，控制算法復(fù)雜，給控制理論提出了很大的挑戰(zhàn)，具有較強(qiáng)的理論研究價(jià)值。

?