兩輪自平衡小車的設計畢業(yè)設計

1、I兩輪自平衡小車的設計兩輪自平衡小車的設計摘要近年來，兩輪自平衡車的研究與應用獲得了迅猛發(fā)展。本文提出了一種兩輪自平衡小車的設計方案，采用陀螺儀ENC03以及MEMS加速度傳感器MMA7260構(gòu)成小車姿態(tài)檢測裝置，使用卡爾曼濾波完成陀螺儀數(shù)據(jù)與加速度計數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)融合。系統(tǒng)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(xiàn)及車身控制，人機交互等。整個系統(tǒng)制作完成后，各個模塊能夠正常并協(xié)調(diào)工作，

2、小車可以在無人干預條件下實現(xiàn)自主平衡。同時在引入適量干擾情況下小車能夠自主調(diào)整并迅速恢復穩(wěn)定狀態(tài)。小車還可以實現(xiàn)前進，后退，左右轉(zhuǎn)等基本動作。關鍵詞：關鍵詞：兩輪自平衡陀螺儀姿態(tài)檢測卡爾曼濾波數(shù)據(jù)融合III目錄1.緒論???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

3、?????????11.1研究背景與意義???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????11.2兩輪自平衡車的關鍵技術??????????????????????????????????????????????????????????????????????

4、?????????????????????????????21.2.1系統(tǒng)設計????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????21.2.2數(shù)學建模???????????????????????????????????????????????????

5、?????????????????????????????????????????????????????????????????????21.2.3姿態(tài)檢測系統(tǒng)????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????21.2.4控制算法?????????????????

6、???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????31.3本文主要研究目標與內(nèi)容???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????31.

7、4論文章節(jié)安排???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????32.系統(tǒng)原理分析?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

8、???????????????????52.1控制系統(tǒng)要求分析???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????52.2平衡控制原理分析??????????????????????????????????????????????????????????????????

9、?????????????????????????????????????????????52.3自平衡小車數(shù)學模型???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????62.3.1兩輪自平衡小車受力分析??????????????????????????????????????

10、??????????????????????????????????????????????????????62.3.2自平衡小車運動微分方程????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????92.4PID控制器設計?????????????????????????????????????????????

11、?????????????????????????????????????????????????????????????????????102.4.1PID控制器原理???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????102.4.2PID控制器設計??????????????

12、?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????112.5姿態(tài)檢測系統(tǒng)????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

13、?122.5.1陀螺儀??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????122.5.2加速度計????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

14、??????????????????????????????????????????132.5.3基于卡爾曼濾波的數(shù)據(jù)融合??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????142.6本章小結(jié)????????????????????????????????????????????????????????????????

15、?????????????????????????????????????????????????????????????163.系統(tǒng)硬件電路設計???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????173.1MC9SXS128單片機介紹?????????????????????????????????

16、??????????????????????????????????????????????????????????????????173.2單片機最小系統(tǒng)設計?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????193.3電源管理模塊設計??????????????????????