文档介绍：两轮自平衡电动车论文: 两轮电动车自平衡控制算法的研究【中文摘要】两轮自平衡电动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。该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。其体积小、结构简单、运动灵活,适于在狭小和危险的空间内工作, 在民用和军事上有着广泛的应用前景。本课题旨在研制一种两轮电动车自平衡控制系统, 其工作原理是系统以姿态传感器( 陀螺仪、加速度计) 来监测车身所处的俯仰状态和状态变化率, 通过高速微控制器计算出适当数据和指令后, 驱动电动机产生前进或后退的加速度来达到车体前后平衡的效果。本文在总结和归纳衡小车的研究现状后, 选用 AtmeDgal16 微控制器、德国冯哈勃 Faulhaber 带编码器空心杯减速电机 2342L012 、 MMA226D 加速度计传感器和 EWTS82 陀螺仪、驱动车轮、设计制作主板和电机驱动板, 组装两轮自平衡电动车模型; 通过 C 语言编写自平衡控制程序, 烧录程序, 实车验证所选用的控制算法可行性。在研究过程中, 本文首先通过建立动力学模型, 运用拉格朗日方程来验证系统中三个自由度可否能控, 并且求出控制算法中的四个 K值, 基于陀螺仪存在漂移的问题及加速度计的动态响应慢, 对于系统的姿态检测而言, 单独使用陀螺仪或者加速度计, 都不能提供有效和可靠的信息来反映车体的实时状态。本文对传感器两者所采集的数据进行了卡尔曼滤波优化处理, 补偿陀螺仪的漂移误差和加速度计的动态误差, 得到一个更优的倾角近似值。基于在过程控制中,PID 控制器一直是应用最为广泛的一种自动控制器,PID 控制也一直是众多控制方法中应用最为普遍的控制算法, 它解决了自动控制理论所要解决的最基本问题, 既系统的稳定性、快速性和准确性, 调节 PID 的参数, 可实现在系统稳定的前提下, 兼顾系统的带载能力和抗扰能力, 同时在 PID 调节器中引入积分项, 系统增加了一个零积点, 使之成为一阶或一阶以上的系统, 这样系统阶跃响应的稳态误差就为零。因此本文采用 PID 算法运用卡尔曼滤波得出的更优倾角近似值, 求出驱动电机的占空比 PWM, 来实现两轮自平衡电动车姿态的平衡控制, 采用卡尔曼滤波来优化车体姿态, 提高两轮自平衡电动车的控制精度。【英文摘要】 Two-wheeled electric vehicle isa new kind of traffic tool, it with the electric bicycle and motorcycle wheels and arranged in different ways, but with two side-by-side fixed way, like a kind of two parallel robot. The system isa kind of two parallel arrangement, like a traditional inverted pendulum, itself isa natural unstable body, must exert a powerful mean