关键词： 两轮自平衡小车   STM32   LQR控制   Simulink仿真  

摘要： 采用LQR控制算法,实现一种两轮自平衡小车的系统设计.搭建了以STM32F103RCT6为主控制器、MPU6050模块为姿态数据采集、N10激光雷达模块为测距的硬件系统.根据两轮自平衡小车的数学模型,利用LQR控制算法实现小车系统的平衡控制,使用Matlab/Simulink进行系统仿真及分析,并在硬件平台上进行实际测试.实验结果表明:小车功能多样、系统运行平稳、抗干扰能力强、调节速度快,具有应用推广价值.

关键词： 两轮自平衡   模糊PID   陀螺仪   加速度计   ARM   LoRa   卡尔曼滤波   姿态信息  

摘要： 两轮自平衡代步小车集姿态信息感知、电机驱动、动态平衡控制于一体,设计难点在于姿态信息准确感知与自平衡控制。姿态信息感知通过带有自适应降阶卡尔曼滤波器的陀螺仪、加速度计集成传感器来实现。针对传统PID、LQR、人工神经网络等自平衡控制方式的缺陷与不足,提出采用模糊PID控制。利用陀螺仪、加速度计、ARM微处理器、语音播报、LoRa通信等技术,设计出基于模糊PID的两轮自平衡代步小车。详细阐述了系统工作原理、系统架构、硬件设计及相关程序设计。实践表明,基于模糊PID的两轮自平衡代步小车具有平衡稳定、续航距离远、语音预警、遥控等特点。

关键词： 自平衡小车   PID控制   卡尔曼滤波   MPU6050  

摘要： 两轮自平衡小车因其占用面积小、结构简单、灵活性高等特点,已经被应用于生活代步、安保等相关领域。本文从自平衡小车平衡性的角度出发,采用STM32F103C8T6控制器,设计出PID控制器来满足对小车自身平衡的基本控制,设计了卡尔曼滤波器来优化姿态传感器MPU6050的输出数据,以确保小车获取的姿态信息的准确性,设计了超声波测距模块实现小车的避障功能。然后完成了系统设计方案,进行了器件选型,并完成硬件设计。最后进行了软件设计,编写并测试了各模块程序,成功搭建出完整平衡小车的控制模型。整机测试结果表明该系统设计能很好地完成平衡小车的自平衡和避障功能。

关键词： PID   卡尔曼滤波   两轮自平衡小车   STM32F103C8T6   MPU6050  

摘要： 对两轮自平衡小车进行分析,建立了对应的动力学模型,为后续的系统实现提供原理和方向。控制系统采用STM32F103C8T6作为主控芯片,利用MPU6050作为姿态传感器测量小车姿态角,通过卡尔曼滤波进行数据融合,获取姿态角的最优估计。通过PID控制算法输出合适的PWM波来控制电机的转速,构建双闭环控制来保持小车的平衡性,并且可以使用蓝牙模块连接手机进行遥控。经实验证明,该方法可以使小车具有良好的平衡性,能够有效控制小车的运行。

关键词： PID控制   遥控自平衡小车   自平衡控制   串级控制  

摘要： 提出了一种基于PID控制的两轮遥控自平衡小车的控制器设计与电路实现方案。首先研究了两轮自平衡小车的机械结构与动力学模型,得到了电机旋转角速度对车身倾角的传递函数。其次,根据其动力学模型设计了具有自主避障功能的遥控自平衡小车控制电路。在此基础上研究了小车的自平衡控制策略,设计了直线运动PI控制器、直立运动PD控制器与转向控制PD控制器,并仿真验证了平衡控制算法。实验测试表明,该方案可以很好的实现两轮遥控小车的自平衡控制,具有一定的适用与推广价值。

关键词： 两轮自平衡机小车   拉格朗日乘子   ADAMS   LQR  

摘要： 为了提高两轮自平衡机器小车建模的准确性,提出了一种加入拉格朗日乘子函数精确建立两轮自平衡小车动力学模型的方法,利用拉格朗日方程推导出是否引入拉格朗日乘子函数的两轮自平衡小车系统的动力学方程。将动力学方程求解的结果数据与ADAMS模型中的仿真数据进行对比。基于LQR算法设计两轮自平衡小车的控制器,将该算法分别在ADAMS与Simulink中设计实现并对比实验数据。仿真数据比较结果表明,两个独立仿真环境下的数据结果几乎一致,验证了该建模方法的准确性以及控制算法的有效性。

关键词： 卡尔曼滤波   数据融合   自平衡   两轮   dsPIC33EP16GS502  

摘要： 介绍了一种采用数字信号控制器dsPIC33EP16GS502和运动传感器MPU-6050等设计的两轮自平衡小车的控制系统。该系统利用卡尔曼滤波算法对陀螺仪和加速度计的信号进行融合,计算出小车倾角和角速度的最优估计值,采用PID算法对驱动电机的两路PWM信号进行控制,从而实现两轮小车的自平衡控制。文中详细介绍了两轮小车自平衡控制系统硬件和软件的设计。

关键词： 两轮自动平衡小车   STM32F103ZET6   MPU6050   串级控制器   卡尔曼滤波  

摘要： 通过对倒立摆模型的受力分析,使两轮小车保持自平衡运行状态。硬件上采用STM32F103ZET6单片机为核心控制器,利用MPU6050检测小车的速度和加速度,选择L298N驱动两个两相直流电机,采用霍尔测速码盘获得电机的转速,通过电磁检测电路实现电磁轨迹跟踪。软件上采用PI和PD构成串级控制算法,MPU6050采集到的小车姿态数据经卡尔曼滤波进行数据处理。最终实现了平衡车的稳定控制,完成了小车直立和行走功能。

关键词： 嵌入式技术   自控原理   自平衡小车  

摘要： 本文为加强《嵌入式控制系统》课程理论和实践的结合,设计了两轮自平衡小车综合实验平台,首先进行了两轮自平衡小车系统的总体功能分析和结构设计;其次构建机械框架、设计控制系统电路;然后进行程序设计,实现对两轮自平衡小车的基本控制;最后通过测试验证两轮自平衡小车功能实现的有效性。

关键词： 双闭环   两轮平衡小车   PID控制   PWM   角度环   速度环  

摘要： 针对多变量、强耦合、高度不稳定,非线性的两轮平衡小车控制问题进行了研究,采用双闭环PID控制算法对小车进行了控制。角度环采用PD控制算法,速度环采用PI控制算法,速度环弥补了角度环控制的不足。系统利用超声波检测回来的小车与物体的距离,通过区间判断来叠加或减小一个固定值控制PWM脉冲的占空比,增加系统的响应速度。搭建了两轮平衡小车样机,通过系统的软硬件设计、调试及运行情况,验证了双闭环PID控制算法的有效性,实现了小车稳定平衡控制。