1. 研究目的与意义
两轮自平衡小车自问世以来,迅速成为研究各种控制理论的理想平台,具有重大的理论意义。
两轮平衡车是一种新型的交通工具 , 它与电动自行车和摩托车车轮前后排列方式不同 , 而是采用两轮并排固定的方式 , 就像一种两轮平行的机器人一样。
两轮自平衡控制系统是一种两轮左右平行布置的 , 像传统的倒立摆一样 , 本身是一个自然不稳定体 , 必须施加强有力的控制手段才能使之稳定。
2. 课题关键问题和重难点
1、平衡小车的稳定是一种动态稳定过程,通过角度环单一的对小车进行控制,很难实现自动平衡,加上速度环之后可以实现比较稳定的保持直立。
2、虽然速度环在系统中是一种干扰,但是却可以有效的促使小车抗干扰能力加强,通过对小车倾角为零和速度为零的双重限制可以弥补小车自身的机械误差。
3、最后经过小车的转向控制,可以实现小车的直立、定位和定向功能,并且可以在外界的干扰下快速恢复。
3. 国内外研究现状(文献综述)
伴随着计算机、传感、控制及执行等技术的快速发展,科研工作者开始越来越重视移动机器人的研究。
社会在发展,人们对移动机器人的应用要求也越来越高。
所以机器人面临的环境和任务也越来越复杂,这就要求移动机器人必须能够适应一些复杂的环境和任务。
4. 研究方案
如图 1 所示,主控制器模块接收传感器模块采集的数据,对数据进行处理及运算,将控制信号输出给直流电机驱动模块。
直流电机驱动模块将主控制器输出的pwm 信号转换为控制信号驱动2个直流电机的转速和方向。
编码器负责测量直流电机的速度和方向,将测量数据反馈给主控制器。
5. 工作计划
第 1 周 阅读相关资料,理解有关内容;第 2 周 翻译相关英文资料,提出拟完成本课题的方案,写出相关开题报告一份;第 3 周 整改开题报告,设计原理框图,用protel绘制;第 4 周 熟悉C编程语言,完善电路组合,选择电路元器件;第 5 周 软件结构和流程图设计,进行软件设计、程序调试以及仿真;第 6 周 搭建、焊接硬件电路,并对硬件部分进行测试,接受中期检查;第 7 周 继续进行软件设计、程序调试以及仿真;第 8 周 电路硬件和软件部分联调,同时列写毕业论文大纲;第 9 周 进行系统的整体调试,整理资料;第10周 进行毕业设计论文写作;第11周 完成并修改论文;第12周 提交毕业设计论文及相应的查重报告;第13周 接受验收成果,接受答辩资格审查;第14周 准备参加答辩。
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