兩輪自平衡電動(dòng)車控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、隨著世界各國環(huán)境問題的日益突出和人們對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的持續(xù)增強(qiáng)，節(jié)能環(huán)保已成為產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)的重要目標(biāo)。進(jìn)入新世紀(jì)以來，隨著機(jī)器人學(xué)和先進(jìn)制造技術(shù)的飛速發(fā)展，直立式兩輪自平衡機(jī)器人在新能源交通工程中的應(yīng)用引發(fā)了人們極大的研究熱情，其中，兩輪自平衡電動(dòng)車是兩輪直立式機(jī)器人與新能源交通工具結(jié)合產(chǎn)品中最為典型的代表，給城市交通壓力帶來了很大的緩解。兩輪自平衡電動(dòng)車集成了嵌入式技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)等現(xiàn)代前沿技術(shù)于一體的先進(jìn)復(fù)雜的機(jī)電一

2、體化系統(tǒng)。作為改變?nèi)祟惓鲂蟹绞降闹悄芙煌üぞ?，不僅可以自我實(shí)現(xiàn)自由平衡、定點(diǎn)平衡、環(huán)形繞圈、自我旋轉(zhuǎn)、自駕巡航等多種基本的運(yùn)動(dòng)模式，而且在匹配先進(jìn)的智能控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上還能夠適應(yīng)較復(fù)雜的外界環(huán)境。兩輪自平衡電動(dòng)車的關(guān)鍵部分是姿態(tài)檢測模塊，核心技術(shù)是車體的控制技術(shù)。因此本文研究的重點(diǎn)是兩輪自平衡電動(dòng)車的控制系統(tǒng)，在前人研究的基礎(chǔ)上開發(fā)出新的控制系統(tǒng)，同時(shí)完成對(duì)關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)。
　　以下是本論文完成的主要工作：
　?、賾覓煜到y(tǒng)。創(chuàng)

3、新性的設(shè)計(jì)了車體機(jī)械結(jié)構(gòu)中的懸掛系統(tǒng)，為車體的減震和提高駕駛的舒適性起到了重要的作用。
　?、跀?shù)學(xué)建模。結(jié)合兩輪自平衡電動(dòng)車的動(dòng)力學(xué)模型，運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和電機(jī)及其伺服機(jī)構(gòu)模型，運(yùn)用歐拉-拉格朗日能量法，建立了控制系統(tǒng)的狀態(tài)方程。
　?、圩藨B(tài)檢測系統(tǒng)。利用加速度計(jì)和陀螺儀組合成捷聯(lián)慣導(dǎo)定姿系統(tǒng)，結(jié)合傳感器自身的系統(tǒng)模型，設(shè)計(jì)出自適應(yīng)擴(kuò)展Kalman濾波器，使姿態(tài)檢測系統(tǒng)能有效地濾除隨機(jī)漂移和噪聲干擾信號(hào)。
　?、芊謱踊？刂?/p>