基于MEMS惯性传感器的两轮自平衡小车设计

着重分析了两轮自平衡小车的设计原理与控制算法,采用卡尔曼滤波算法融合陀螺仪与加速度计信号,得到系统姿态倾角与角速度最优估计值,通过双闭环数字PID 算法实现系统的自平衡控制。设计了以MPU-6050传感器为姿态感知的两轮自平衡小车系统,选用8位单片机HT66FU50A为控制核心处理器,完成对传感器信号的采集处理、车身控制以及人机交互的设计,实现小车自主控制平衡状态、运行速度以及转向角度大小等功能。     

一种基于竞赛的两轮自平衡小车的设计

介绍一种两轮自平衡智能小车控制系统的实现方案。该系统以MC9S12XS128单片机作为主控芯片,采用一组激光传感器进行路径检测,使用ENC-03MA陀螺仪与MMA7361加速度计进行小车直立自平衡检测,利用BTS7960芯片进行电机驱动,使用增量式编码器进行速度检测,借助滑动电阻器和液晶屏对参数进行调整与观测。在软件方面,结合PWM技术和PID控制技术对小车的两个直流电机的转速进行控制,可以实现两轮小车的动态自平衡快速寻迹运行。实践表明该设计达到了理想效果。     

基于STM32的两轮自平衡遥控小车

针对于现在流行的两轮自平衡车,设计了一个与其原理相似的研究型平衡小车系统。该系统以STM32为主控芯片,采MPU6050采集小车的姿态。然后通过卡尔曼滤波融对数据进行融合处理,最后利用PID控制算法计算电机的PWM值以控制电机的合理转动＇使小车保持平衡。系统利用自制的无线遥控模块中的NRF24L01模块传输控制信号模拟人体姿态调制,控制小车的行走。     

基于MPU6050六轴传感器平衡小车的设计

两轮自平衡小车是通过使用陀螺仪、加速度计等常用的姿态传感器来监测车身所处的俯仰状态和状态变化率,经数字控制中心处理与计算,再发出适当的指令给驱动电动机产生前进或后退的加速度,以保持车体前后平衡的状态.本设计选用STM32单片机作为主控制器,用MPU6050六轴传感器和两个陀螺仪传感器来检测车的状态,通过TB6612FNG控制小车的两个电机,让小车不断地处于新旧交替的平衡状态,实现了两轮小车的硬件控制系统.     

基于超声波的自动避障双轮平衡车控制系统设计

利用超声波测距技术,设计并开发了一款基于STM32F103系列微处理器的自动避障双轮平衡车控制系统。采用MPU6050姿态传感器及数字PID控制算法实现小车的自动平衡和运动控制;在此基础上,通过超声波测距模块获取小车周围障碍物信息,并据此控制小车自动停车及避让障碍物,实现双轮平衡车运行过程中的自动避障,提高小车运行过程的安全性。实验测试结果表明,所设计的控制系统能有效实现双轮平衡车的稳定运行和障碍物避让功能。     

基于线性CCD的两轮自平衡智能小车控制系统设计

文中设计了一种基于线性CCD图像传感器的两轮自平衡智能小车。该车通过加速度计测量小车倾角和陀螺仪测量车的倾角速度,两个数据融合得到车的姿态,进而控制其自身平衡,通过线性CCD检测赛道的信息实现行走及转向.经实验验证,该智能小车系统稳定,鲁棒性强,符合我们设计的要求。     

基于飞思卡尔单片机的两轮车控制系统设计

本文设计了一种基于飞思卡尔单片机的两轮车控制系统。该系统以飞思卡尔单片机为核心,采用加速度传感器和陀螺仪来检测小车当前姿态,结合互补滤波算法控制小车的平衡;然后由摄像头检测路况信息,控制小车的行驶方向;最后采用PID算法通过直流电机驱动电路在固定的周期内交替地控制小车的平衡和行驶方向,使小车按预设轨道行进。     

红外遥控两轮自平衡小车设计

近几年来,关于两轮自平衡小车的研究正迅速发展。文中设计以MSP430F149作为核心处理器,采用了新型的MPU6050芯片来测量倾角和角加速度值,利用卡尔曼滤波和互补滤波算法对数据进行处理,根据测量的光电传感器输出脉宽值计算实时速度,通过PID算法迅速调节小车左右电机,从而使其在保持平衡的前提下,按照接收到的红外信号实现前进、后退、停止或转向。     

基于STM32的模块化平衡车设计

介绍了一种基于模块化设计的两轮自平衡小车,分析了系统软硬件模块和调试过程.为了增强系统灵活性,设计了上位机和手机应用,对小车姿态数据进行实时显示、对系统参数进行实时调节.实践表明,模块化设计的自平衡小车控制稳定,调试方便,扩展灵活.     

基于新型惯性传感器的两轮自平衡车的设计

两轮自平衡车是检验各种控制算法的理想平台之一。设计了两轮自平衡车的实验平台,车体姿态数据采集采用新型加速度传感器和陀螺仪传感器组合,型号分别为ST公司的LIS331DLH和L3G4200D。姿态检测数据融合算法采用卡尔曼滤波算法,系统控制算法采用倾角环,角速度环与电流环的PID控制方法。最后,制作了两轮自平衡车的原型,并给予了初步运动控制验证。该实验平台能够初步实现自平衡功能,后续的研究将着重对各种控制算法在该平台的验证研究。     

两轮自平衡车横向动力学建模与控制研究进展

两轮自平衡车是一种在外力矩作用下可维持自身姿态平衡的类自行车交通工具。与常见的交通工具相比,具有安全性高、环境友好、造型轻巧、驾驶便捷等显著优点,是智能交通工具发展的重要方向之一。关于两轮车的平衡性研究始于十九世纪后期,如今从理论探索到机体开发取得了极大的进展。文中论述并总结了两轮自平衡车在横向动力学建模、执行机构、控制算法方面的发展现状,并对未来的研究方向做出了展望。     

Robust transition control of underactuated two-wheeled self-balancing vehicle with semi-online dynamic trajectory planning

In order to increase the mobility and dynamic agility of a two-wheeled self-balancing vehicle, a dynamic posture control strategy for the initial state transition is proposed in terms of a well-planned nonlinear reference trajectory. The dynamic trajectory planning for the underactuatedmobile inverted pendulum is conducted by solving a two-point boundary value problem with the constraint equation of internal dynamics. The restriction of the offline trajectories for real-time applications is relaxed by establishing a semi-online planning method by assuming velocity-controlled missions. For the transition tasks requiring high maneuver motions including quick start and stop and quick speed change, the proposed control scheme is profitable to stabilize the initial transient motion and get over the performance limit of the conventional feedback-only control with typical step reference inputs. As a result, it enables to achieve consistent state transition to the target velocity and requires just minimal control efforts.     

基于视觉跟踪的两轮自平衡移动机器人控制系统

本文设计了两轮自平衡移动机器人各个功能模块单元,介绍了自平衡原理,对视觉跟踪给出了目标物体在视觉模块中坐标与中心位置差值计算方法并给出了视觉跟踪策略;给出了系统整体程序框架以及图像处理与发送程序框架,对视觉跟踪进行了相应测试实验,测试结果达到预期效果.     

倒立摆理论在直立自平衡智能车系统中的应用

两轮自平衡智能车要求车模两轮驱动实现其直立行走。直立车的硬件设计和软件设计与四轮车相比更加复杂,在"飞思卡尔"杯全国大学生智能汽车竞赛中,直立车故障多,近一半的参赛队伍完不成比赛。直立自平衡智能车主要简化为倒立摆模型,把倒立摆理论引入并通过PID控制,能得到良好的控制效果。     

两轮自平衡机器人系统设计、建模及LQ控制

设计一个以TMS320F2812DSP为控制核心、2个独立驱动的同轴直流电机为执行机构的两轮自平衡机器人,其姿态传感器包括倾角仪、速率陀螺和电机编码器。依据经典牛顿力学建立线性系统数学模型,采用LQR方法得到系统的反馈系数后,进行系统仿真实验和实际物理系统实验。实验结果表明,该系统的建模和控制器的设计是合理和有效的,且所设计的DSP控制程序可以方便的实现其他控制算法,并且可得到系统运行时各状态的值,为数据分析和传感器信号的处理提供方便。     

JOE: a mobile, inverted pendulum

The Industrial Electronics Laboratory at the Swiss Federal Institute of Technology, Lausanne, Switzerland, has built a prototype of a revolutionary two-wheeled vehicle. Due to its configuration with two coaxial wheels, each of which is coupled to a DC motor, the vehicle is able to do stationary U-turns. A control system, made up of two decoupled state-space controllers, pilots the motors so as to keep the system in equilibrium     

基于粒子滤波算法的自平衡两轮电动车设计与研究

智能自平衡两轮电动车是典型的非线性系统,智能自平衡两轮电动车是一种两轮式左右并行布置结构的自平衡系统,要在各种状态下保持动态平衡.采用超声波、陀螺仪传感器及其他传感器实现增稳系统.智能自平衡两轮电动车是严重非线性、非高斯系统,传统滤波算法无法解决传感器噪声问题,粒子滤波是一种基于Monte Carlo思想的非线性、非高斯系统滤波算法,完全突破Kalman滤波理论框架,它对系统的过程噪声和量测噪声没有任何限制.     

Experimental Validation of an Underactuated Two-Wheeled Mobile Robot

Reported in this paper are the implementation and testing of the real-time control of a two-wheeled mobile robot. The robot is underactuated, its mobility and control inputs being three and two, respectively. The control challenge faced here is to reduce the oscillations of the intermediate body while following a desired path. A controller, introduced elsewhere, is implemented using a real-time operating system on a novel control architecture. The control algorithm was tested using three different test motions: translational, rotational, and uphill.