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兩輪自平衡小車
自平衡小車設計
摘要
這些年來，兩輪自平衡車的應用獲得了十分快速的應用和發展。本文提出了一種兩輪的自平衡小車的設計，采用陀螺儀ENC-03以及MEMS加速度傳感器MMA7260構成小車姿態檢測裝置，使用卡爾曼濾波完成陀螺儀數據與加速度計數據的數據融合。系統選用飛思卡爾16位單片機MC9S12XS128為控制核心，完成了傳感器信號的處理，濾波算法的實現及車身控制，人機交互等。
整個系統在制作完成后，各個模塊之間能夠協調工作，小車也可以在無人干預的條件下達到自主平衡。同時在引入適量的干擾情況下小車也能夠自主調整狀態并迅速恢復穩定的狀態。小車可以被控制實現前進、后退、左右轉向等動作。
關鍵詞：自平衡 stm32 姿態 濾波
1.1研究背景與意義
近應用意義。自平衡車巧妙地利用地心引力使其自身保持平衡，并使得重力本身成為運動動能的提供者，載重越大，行駛動能也就越大，具有環保的特點（胡春亮等，2007）。駕駛者不必擔心掌握平衡，車體自身的平衡穩定性，使得原本由于平衡能力障礙而無法騎自行車的人群也同樣可以駕馭。車身小巧，轉彎靈活，可以在狹窄、大轉角的工作場合作業。自平衡車的種種優點使其可以作為一種快速、環保、安全、舒適、小巧靈活的綠色交通工具，是未來汽車和自行車的替代品，其市場的廣闊性與經濟效益不言而喻。
理論研究意義。自平衡車，在重力作用下車體姿態本征不穩定，需要電機的控制來維持姿態的平衡，通過電機驅動轉動車輪，傳感器、軟件、微處理器及車體機械裝置整體協調控制電動車平衡，是集環境感知、動態決策與規劃、行為控制與執行等多種功能于一體的綜合復雜非線性系統，其控制難度大，控制算法復雜，給控制理論提出了很大的挑戰，具有較強的理論研究價值。
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