自平衡小车的控制与设计开题报告

全文总字数：903字

1. 研究目的与意义

研究的目的：两轮自平衡小车技术是一个横跨多个学科的综合技术。近年来，随着相关科学领域的进步，两轮自平衡小车开始在美国、日本、瑞士等国得到迅速的发展，前景广阔。我国也应当加快对相关技术的研究。

研究意义：两轮自平衡小车是一个集动态决策和规划、环境感知、行为控制和执行等多种功能于一体的综合复杂系统，其关键是在解决自平衡的同时，还能够适应在各种环境下的控制任务。通过对两轮自平衡系统的改造，可快速方便的应用到众多环境中去，如承载、运输、代步等。

2. 国内外研究现状分析

1.由瑞士联邦技术学院工业电子实验室的研究人员研制的名为joe的基于倒立摆的小型自平衡两轮车模型，是由dsp芯片进行控制的。它由车架上的重物来模拟驾驶者，研究人员通过陀螺仪和光电编码器测量的数据，用线性状态反馈控制器来控制系统的稳定。

2.西安电子科技大学研究出了自平衡两轮机器人，它是一种两轮式左右并行布置结构的自平衡系统。利用伺服放大器ads作为控制器，选择两个maxson电机作为执行元件，采用自适应神经模糊控制器对小车这一非线性对象进行大范围控制，从而实现系统的自平衡。

3.哈尔滨工业大学也有类似的自平衡机器人，该系统采用dsp作为控制核心。车体倾斜角度检测采用加速度传感器和陀螺仪。利用pwm技术动态控制两台直流电机的转速。基于这些完备而可靠的硬件设计，设计了一套独特的软件算法，实现了该系统的平衡控制。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：两轮自平衡小车物理实体的设计，各部分之间的硬件连接，搭建。小车角速度传感器，加速度传感器对自身信息的采集，并实现采集的信息对单片机进行传送。单片机软件的设计，实现对小车的信息采集控制。

研究计划：

1～3周查阅相关资料，开始开题工作，完成开题报告；

4. 研究创新点

本设计具有车身结构简单，控制精确，更加环保等优点，使小车可以适应大部分应用场合的要求。