关键词： 两轮自平衡小车   STM   上位机   微处理器   PID   原地旋转   直流电机  

摘要： 两轮自平衡小车属于结构简单、操作简便的移动机器人。系统通过MPU6050获得实时姿态数据,采用STM32微处理器从DMP中读取角度与加速度数据进行消除噪声再计算以获得最优数据,采用闭环PID算法控制脉冲输出驱动两路电机,实现小车的姿态矫正、自主平衡功能。C#编写上位机,借助蓝牙远程控制小车运动状态。实践证明此设计方案为一种准确、简单、稳定的控制系统。

关键词： 自平衡小车   四元数   扩展卡尔曼滤波   PID控制  

摘要： 随着传统交通工具带来的能源危机、交通拥堵、环境污染等问题日益凸显,人们对新型交通工具的需求日益迫切。两轮自平衡小车体积小、方便携带,并且采用电池供电不会产生尾气,是现今交通运输领域研究的重点。同时,两轮自平衡小车是动态稳定的系统,它有着强耦合、非线性、欠驱动、多变量的特点。因此可以在两轮自平衡小车这个平台上对各种控制算法进行验证,具有一定的理论研究意义。在两轮自平衡小车领域国内外研究现状的基础上,本文对小车的姿态角检测和自平衡控制进行了研究。首先,采用牛顿力学原理对小车的车轮、车身和电机分别建立数学模型,并根据三者之间的关系建立小车整体系统的模型。然后,对小车模型在平衡位置进行线性化,得到简化模型。对简化的模型进行能观性和能控性分析并采用PID控制理论对小车系统设计平衡控制器。小车的姿态角包括车身倾角和偏航角,它是小车控制器设计的重要变量,因此姿态角的准确性显得尤为重要。在本文中使用四元数来描述姿态角,并且对微机电系统(MEMS)采集到的数据利用扩展卡尔曼滤波(EKF)原理进行融合,得到更为准确的姿态角。最后,对小车各个模块选择相应的芯片,组装小车实体模型。对两轮自平衡小车的驱动电路、主控电路、检测电路、无线通信电路进行设计,并对各部分编写程序,使小车能够正常工作。在Matlab中对小车PID控制以及EKF数据融合进行了仿真分析,结果表明小车的PID控制器能够很好的对小车稳定控制,而利用EKF融合使得小车姿态角则更加准确。在搭建的两轮自平衡小车实物展示中,小车能够保持良好平衡控制效果。

关键词： 两轮可控自平衡小车   STM32   硬件电路   软件算法  

摘要： 目前,国内市场上的平衡车琳琅满目,但多数功能单一,价格昂贵,平衡性与稳定性也有待提高.针对这一问题,设计了基于STM32的可控两轮自平衡小车,本文主要介绍了该设计的先进性、可靠性.通过一系列的试验表明,本文所介绍的智能小车具有控制方便、系统稳定、功能丰富、成本低廉等优点.

关键词： 自平衡   数据融合   PID  

摘要： 两轮自平衡小车是一种复杂的、不稳定的研究性实验装置,已成为控制理论和控制方法研究的理想实验平台。该文研究的重点主要集中在以下三个方面:一是两轮自平衡小车硬件电路设计;二是多传感器信号融合技术;三是利用PID控制算法实现两轮自平衡小车在大范围可控的问题。

关键词： 两轮自平衡   陀螺仪   姿态检测   卡尔曼滤波   数据融合  

摘要： 系统采用陀螺仪MPU6050构成小车姿态检测装置,使用卡尔曼滤波完成陀螺仪数据与加速度计数据的融合,选用STM32F103单片机为控制核心,完成了传感器信号的处理,实现了车身的控制。整个系统的各个模块能够正常、协调工作,小车可以在无人干预条件下实现自主平衡。同时在引入适量干扰情况下小车能够自主调整并迅速恢复稳定状态。

关键词： STM32F103   卡尔曼滤波   线性PID   双闭环控制   无线通信   远程遥控  

摘要： 针对现有两轮自平衡遥控小车系统稳定性不佳、实现功能单一、车体摆动幅度过大等不足,提出了两轮自平衡遥控小车改进方案。采用STM32F103单片机作为主控器,移植实时操作系统μC/OS-Ⅱ,选择直流电机、传感器以及外围电路,设计了两轮自平衡遥控小车的硬件控制部分。利用MPU6050模块实时获取小车的当前运行姿态,经卡尔曼滤波处理位姿信息后发送给主控器,随后利用线性PID控制算法调节电机转速,结合双闭环控制实现了小车的直立平衡行走。摇杆电位器结合无线通信模块可远程遥控小车,利用超声波传感器和GSM模块实现避障和远程监测功能,通过TFT彩色液晶屏和蓝牙手机客户端实现人机交互功能。试验结果表明,小车系统运行平稳、功能多元、抗干扰能力强,具有很高的准确性和稳定性,实现了自平衡遥控理论的扩展,在机器人领域具有广阔的应用前景。

关键词： 两轮自平衡小车   ARM-STM32   陀螺仪   机械中值   卡尔曼滤波  

摘要： 随着交通安全问题日益突出,以及人们对智能化生活的追求,促使了轻巧灵便的两轮平衡小车的发展。通过分析了平衡小车的平衡控制原理,进行合理的硬件选材和设计,应用ARM-STM32为核心控制器件,加入蓝牙智能通信协议实现了客户端远程控制,最终组装了两轮自平衡小车。大量的实验测试结果表明,该设计的两轮自平衡小车具有较强的自适应调节平衡性,稳定性好,可以实现蓝牙远程智能控制等显著优势。

关键词： NI myRIO   LabVIEW   自平衡车   mpu6050传感器   互补滤波   PID控制  

摘要： 本文设计了以NI myRIO作为核心控制器,用Lab VIEW编程语言开发的两轮自平衡小车。利用互补滤波算法将mpu6050六轴传感器的加速度计数据和陀螺仪数据融合从而获得平衡车稳定的姿态,并结合系统本身设计了PID控制算法来实现两轮车模型的直立平衡,讨论了控制器参数的优化。测试数据表明互补滤波算法在占用少量的运算资源的前提下,实现了稳定精确的角度测量,同时在PID控制算法的参与下,两轮车实现了稳定的直立平衡。

关键词： STM32   陀螺仪   加速度计   滤波   MPU6050  

摘要： 双轮平衡车是一个高度不稳定两轮机器人,单独使用陀螺仪或者加速度计都不能提供有效而可靠的信息来保证车体的平衡.介绍了以STM32单片机作为核心控制器的双轮平衡车控制系统设计方案,采用MPU6050六轴传感器采集角度和角速度信号,应用卡尔曼融合滤波方式和PID控制算法,以实现双轮平衡车的平衡和简单的直立行走.