关键词： 测控系统   两轮自平衡小车   教学改革  

摘要： 测控系统课程设计是北京邮电大学自动化专业本科生主干课程。文章分析了以往课程的不足之处,在"以学生为中心"和创新思想的指导下,利用两轮自平衡小车为实验平台,进行了测控系统课程设计实践教学改革。在新的教学实践中,学生自主选择硬件配置,既有分工合作,又有独立设计。通过教学改革,培养了学生学习主动性和自学能力,增进了合作意识,提高了综合设计能力和创新能力。

关键词： 平衡小车   MEMS传感器   串级控制  

摘要： 介绍一种基于MEMS加速度传感器的两轮平衡小车设计。以STM32F103RBT6 ARM微处理器为主控制器,以一片TB6612FNG驱动小车两轮,采用MPU-6050MEMS加速度传感器做为小车运动姿态信息感知的两轮自平衡系统,通过直立角度环和速度环串级PID实现了小车的动平衡和静平衡控制。

关键词： 平衡小车   CC2530单片机   PID算法   寻迹   无线控制  

摘要： 文章采用德州仪器公司CC2530单片机为控制核心,利用MPU6050传感器检测车身的角度和加速度,采用PID算法调整小车平衡;利用光电传感器达到自动寻迹等功能。除了具有寻常平衡小车的寻迹功能外,还利用CC2530单片机自带的无线接收模块,接收来自外界的无线控制信号,让小车的启停控制更加自如,能够更好地适应各种实际应用。充分利用CC2530控制芯片的片上资源,降低成本。

关键词： 两轮自平衡小车   滑模变结构控制   自适应模糊滑模控制器   卡尔曼滤波   抖振  

摘要： 在轮式机器人的领域内,两轮自平衡小车是其中一个非常重要的分支,小型化、简单化是它最主要的优点,一般工作在狭小和危险的空间内。同时又是非线性、欠驱动、强耦合系统,适合作为各种控制算法研究和验证的科学实验平台。本论文主要对两轮自平衡小车的控制方法进行研究,同时还在滤波器设计、软件实现方面进行了详细的阐述,并进行实验验证。首先,采用牛顿力学方法对小车车轮、车身等进行受力分析,建立小车系统的动力学模型和数学模型,对系统在平衡点附近作线性化处理,解耦为两个子系统,对系统的能控性、能观性及稳定性进行了分析。其次,在数学模型的基础上,设计了一种基于指数趋近律下的滑模变结构控制器,仿真结果表明系统中会出现抖振现象。结合模糊控制的特点,设计出自适应模糊滑模控制器,利用模糊算法对滑模控制的切换增益项进行自适应调整。仿真结果表明改进后的控制器能很好的减小抖振。第三,对加速度计和陀螺仪测出的数据进行处理,然后将卡尔曼滤波算法和互补滤波算法对比分析,选择卡尔曼滤波算法对数据进行处理,可得更准确的倾角等数据。最后,基于AVR Studio和GCCAVR联合集成开发环境,设计出小车各功能模块,搭建小车系统的实物平台,并进行小车平衡实验,得到小车平衡时的电机端电压PWM波形。从而验证该控制算法的有效性。

关键词： MPU-6050   nRF24L01   PID算法  

摘要： 两轮平衡车是一个相对复杂的控制系统,利用车上的陀螺仪和加速度计来检测车体姿态的变化,利用编码器检测小车的速度,然后利用伺服系统对小车姿态进行精确控制,保持小车的平衡,并通过n RF24L01收发数据控制小车的运行状态。在程序的设计上采用了一阶互补滤波等算法获得较为精确的俯仰角。采用PID控制算法对车体的姿态、速度,方向进行控制。手柄上集成了MPU-6050六轴运动处理组件,采用与测量车体姿态相同的方法得到手柄的姿态,在手柄姿态改变时将姿态数据发送给小车,实现人与小车的交互。

关键词： 两轮自平衡小车   卡尔曼滤波算法   MPU6050模块   PID算法  

摘要： 采用PID算法、卡尔曼滤波算法,实现一个基于STM32F103RCT6两轮自平衡小车系统。运用MPU6050模块来获取数据信息,进而弥补加速度计的动态误差以及陀螺仪的漂移误差,获得更精确的倾角值,然后经STM32芯片处理输出适当指令,控制电机的运行,并通过蓝牙模块与手机蓝牙APP的通信,实现小车循迹。实验表明:小车通信可靠,保持平稳,且能实时控制小车的运动姿态,达到预期目的。

关键词： STM32   自平衡小车   控制系统   控制算法  

摘要： 本文主要对两轮自平衡小车的姿态检测算法、PID控制算法两方面进行展开研究。用加速度传感器和陀螺仪传感器融合而成的姿态传感系统与互补滤波器组合得到自平衡小车准确而稳定的姿态信息,然后PID调节器则利用这些姿态信息输出电机控制信号,控制电机的转动,从而使小车得以平衡。

关键词： 自平衡   互补滤波   数据融合  

摘要： 两轮自平衡小车体积小、运动灵活的特点,是一种新型的代步工具。两轮平衡小车是一种两轮左右平衡分布,但本身是一种自然不稳定体,其数学模型具有多变量、非线性、强耦合、时变等特性,需要施加强有力的控制手段才能使其保持平衡。本文阐述自己的两轮自平衡小车软硬件设计方案,小车硬件采用陀螺仪和加速度传感器实时检测车身的重力方向的倾斜角度和车身轮轴方向上的旋转加速度,由于陀螺仪和加速度传感器数据不满足控制要求,需要使用互补滤波算法两者信号融合。文中最后通过实验验证了自平衡小车软硬件控制方案的可行性。

关键词： 自平衡   PID   自动控制   STM32F103  

摘要： 两轮自平衡车的出现,给现阶段交通引入全新的定义,将人们的交通出行带上了一个智能化、便携化的平台,本文借鉴目前国内外两轮自平衡车的成功经验,设计了一款以STM32微处理器为控制中心,MPU6050为姿态感知模块,TB6612为电机驱动模块的硬件系统,通过滤波算法对数据进行融合处理,PID算法控制电机转动,从而实现一种新型、结构简单、低成本的两轮自平衡车,使其实现自平衡功能。

关键词： 自平衡小车   车身结构   姿态检测   卡尔曼滤波   动态平衡  

摘要： 两轮自平衡小车是以倒立摆模型为基础的动态平衡系统,针对系统设计中的车身结构、姿态检测与动态平衡控制等关键问题进行研究。采用一体化轮毂电机作为自平衡小车的驱动单元,设计轻量化车身结构以降低车身重量和能量损耗。控制系统采用含有加速度计、陀螺仪、电子罗盘的9轴姿态检测传感器检测车身姿态角度,利用卡尔曼滤波算法进行数据融合,获得姿态角度的最优估计,借助PID运动控制算法驱动轮毂电机运动,实现自平衡小车车身的动态平衡。通过参数优化,提升了系统的响应速度,将姿态角度估计的误差降低到0.5°以内,实现了两轮小车自主动态平衡功能,为两轮自平衡小车的设计提供了一种简单、可行、低成本的设计方案。