态控制两台直流电机的转速 。 上位机与机器人间的数据通信采用超小型功耗高速无线
收发 MODEM ,人机交互界面采用 240*128 图形液晶点阵、方向摇杆及按键。基于这些
完备而可靠的硬件设计,使用了一套独特的软件算法,实现了该系统的平衡控制。
1.2 1.2 1.2 1.2 两轮自平衡小车的研究意义 两轮自平衡小车的研究意义 两轮自平衡小车的研究意义 两轮自平衡小车的研究意义
两轮自平衡小车作为移动机器人的一种,是一个集环境感知,动态决策与规划,
行为控制与执行等多种功能于一体的综合系统 , 是动力学理论和自动控制理论与技术
相结合的研究课题 , 其关键是解决在空载 、 载人 、 前进 、 后退 、 旋转以及刹车等各种
运动状态 、 各种环境下如何保持车体系统平衡的问题 。 两轮自平衡小车是一个高度不
稳定两轮机器人 , 其动力学方程是一多变量 、 严重自不稳定 、 耦合 、 时变 、 具有参数
不确定性的非线性高阶方程 , 加上运动学方程中的非完整性约束 , 要求完成的控制任
务也具有多重性 , 即在完成系统平衡控制任务的同时 , 还要在复杂的环境下完成路径
跟踪任务或自主移动的任务 , 因此 , 两轮自平衡小车是一个具体的 、 实现起来相对便
宜的复杂系统 , 给控制理论提出了很大的挑战 , 是检验各种控制方法处理能力的典型
装置 , 受到世界各国科学家的重视 , 成为具有挑战性的课题之一 。 两轮自平衡小车作
为一种复杂系统的实验装置 , 其控制难度大 , 控制算法复杂 , 很适于理论研究 、 实验
和仿真。在此实验系统上可进行解耦控制、不确定性系统控制、非线性系统控制 、 自
适应控制 、 复杂系统分散协同控制等研究 , 且物理意义明显 、 观察方便 , 系统具备复
杂系统的特点但其本身又不很复杂 , 价格低廉 , 占地面积小 , 是很有潜力的实验工具 。
其次建立在自平衡基础之上的两轮小车的其他性能,例如复杂环境下的导航、拐角
的转弯等问题也极有可能解决在工业生产和社会生活中的许多挑战。1.3 1.3 1.3 1.3 本论文所做的主要工作 本论文所做的主要工作 本论文所做的主要工作 本论文所做的主要工作
本文主要是对两轮自平衡小车的控制的研究。经过学习国内外对该领域的研究的
相关资料 , 结合了新的 航姿参考系统 芯片 。 通过该芯片来获得小车的姿态参数 , 然后
对获取的姿态参数进行卡尔曼滤波,从而来实现对小车的方向估计。
本文的主要工作:
1. 熟悉两轮自平衡小车动力学控制的基本原理 ,熟悉 两轮自平衡小车 的结构组成。
2. 学习理解惯性导航的基本知识,学习 AHRS 系统的基本原理,理解其结构组成和数
据处理的原理,理解其是怎样进行数据测量和数据融合从而进行方向估计。
3. 学习理解 AHRS 中的 ChR-6dm 芯片 ,学习串口通讯的编程知识,从而实现 ChR-6d m
芯片 与计算机的通讯。从 ChR-6dm 芯片 上获得小车的各个姿态参数。
4. 学习扩展卡尔曼滤波算法 , 理解其怎样进行数据融合和方向估计的 。 学习理解欧拉
角和四元参数。学会基于欧拉角的卡尔曼滤波和基于四元参数的卡尔曼滤波。
2 2 2 2 两轮自平衡小车的传感器单元 两轮自平衡小车的传感器单元 两轮自平衡小车的传感器单元 两轮自平衡小车的传感器单元
本课题两轮自平衡小车所使用的传感器芯片为 航姿参考系统 ( AHRS)
[1]
。 它融合了
三轴陀螺仪,加速度计和磁强计 [3][5]
上一篇:Windows环境下一个Service控制Shell的设计与实现
下一篇:基于视觉感知的车门开启提示系统设计

风机风量自动报警装置【517字】

自拍图像中的记忆痕迹【5090字】

创建自己的Dephi构件【794字】

JSP网页自动生成工具的设计与实现【4080字】

IPv6的配电自动化系统通信网络构架【2649字】

赞自由软件(四)【2627字】

赞自由软件(六)【2807字】

国内外图像分割技术研究现状

神经外科重症监护病房患...

承德市事业单位档案管理...

中国学术生态细节考察《...

医院财务风险因素分析及管理措施【2367字】

C#学校科研管理系统的设计

公寓空调设计任务书

AT89C52单片机的超声波测距...

志愿者活动的调查问卷表

10万元能开儿童乐园吗,我...