两轮自平衡车
两轮平衡车原理
两轮平衡车原理两轮平衡车，又称电动平衡车或电动独轮车，是一种新型的个人电动代步工具，它通过倾斜身体来控制前后平衡，实现前进、后退、转弯等动作。
它的原理是基于陀螺仪的稳定性和动力学原理，下面我们将详细介绍两轮平衡车的原理。
首先，两轮平衡车的核心部件是陀螺仪，它是一种能够保持自身平衡的装置。
在两轮平衡车中，陀螺仪感知车身的倾斜角度，然后通过内置的控制系统来调整电机的转速，从而保持车身的平衡。
这种原理类似于人类的平衡感觉，当人体倾斜时，大脑会发送信号给肌肉，使身体保持平衡，而两轮平衡车则是通过电子系统来实现这一功能。
其次，两轮平衡车的动力来源于电机和电池。
电机是驱动车轮转动的关键部件，它通过控制转速和方向来实现车辆的前进、后退和转向。
而电池则为电机提供能量，一般采用锂电池作为动力源，它具有能量密度高、重量轻、循环寿命长等优点，能够满足两轮平衡车长时间的使用需求。
另外，两轮平衡车还配备了传感器和控制系统。
传感器可以感知车身的倾斜角度、加速度和角速度等参数，然后将数据传输给控制系统。
控制系统根据传感器的数据，通过算法来判断车身的状态，并控制电机的工作状态，从而实现平衡和动作控制。
这种闭环控制系统使得两轮平衡车能够快速、精准地响应用户的操作，保持稳定的行驶状态。
最后，两轮平衡车的原理还涉及到人体的平衡感知和操作技巧。
用户通过身体的微调和重心的移动来控制车辆的前进、后退和转向，这需要一定的平衡能力和操作技巧。
随着使用时间的增加，用户可以逐渐掌握平衡车的操作技巧，实现更加灵活、自如的驾驶体验。
综上所述，两轮平衡车的原理是基于陀螺仪的稳定性和动力学原理，通过电机、电池、传感器和控制系统的协同作用，实现车身的平衡和动作控制。
同时，用户的平衡感知和操作技巧也是保证车辆安全、稳定行驶的重要因素。
希望通过本文的介绍，能够让大家对两轮平衡车的原理有更深入的了解。
两轮平衡车工作原理
两轮平衡车工作原理一、引言两轮平衡车是一种基于倒立摆原理的个人交通工具，它具有自平衡、环保、便携等特点，因此在现代城市中越来越受到人们的关注和喜爱。
本文将从机械结构、传感器、控制系统等方面介绍两轮平衡车的工作原理。
二、机械结构两轮平衡车通常由车身、车轮、电机、减速器、转向机构等组成。
其中，车身是整个车辆的主体，用于承载其他组件。
车轮是车辆的行驶部件，通过电机和减速器驱动，使车辆前进或后退。
电机是发动机的替代品，它通过向车轮提供动力来推动车辆。
减速器可以将电机的高速旋转转换为车轮的低速旋转，以提供更大的扭矩。
转向机构用于控制车轮的转向，使车辆能够转弯或改变方向。
三、传感器两轮平衡车通常配备了多种传感器，用于感知车辆的状态和环境信息。
其中最重要的传感器是陀螺仪和加速度计。
陀螺仪用于测量车辆的倾斜角度，从而得知车身是否处于平衡状态。
加速度计用于测量车辆的加速度，从而判断车辆的加速或减速状态。
通过陀螺仪和加速度计的数据，控制系统可以实时监测车辆的倾斜状态，从而采取相应的控制策略。
四、控制系统控制系统是两轮平衡车的核心，它负责根据传感器的数据来控制电机的转速，以实现车辆的平衡和控制。
控制系统通常由微处理器、控制算法和电机驱动器组成。
微处理器是控制系统的大脑，负责处理传感器数据和执行控制算法。
控制算法是控制系统的关键部分，通过对传感器数据的分析和处理，判断车辆的状态，并采取相应的控制策略。
电机驱动器负责将微处理器输出的控制信号转换为电机的控制信号，控制电机的转速和方向。
五、工作原理两轮平衡车的工作原理可以简单概括为：通过陀螺仪和加速度计感知车辆的状态，将传感器数据传输给控制系统；控制系统根据传感器数据判断车辆的倾斜状态，并通过控制算法计算出合适的电机控制信号；电机驱动器将控制信号转换为电机的控制信号，控制电机的转速和方向；车轮根据电机的驱动旋转，使车辆保持平衡或实现前进、后退和转弯。
六、结论通过上述的介绍，我们可以了解到两轮平衡车的工作原理是基于倒立摆原理的。
两轮平衡车的应用场景
两轮平衡车的应用场景
近年来，两轮平衡车（也称为电动独轮车）因其小巧、轻便、易携带和环保等优点，受到了越来越多人的喜爱和追捧。
它的主要应用场景如下：
1.出行代步。
随着城市化进程的加快，人们日益感受到交通拥堵的烦扰，而传统交通工具的疲劳和费用也让人烦恼。
相比之下，两轮平衡车无需担心交通拥堵、无需消耗体力，一键启动即可畅游城市。
2.旅游观光。
旅游是很多人的爱好，而两轮平衡车是一款旅游观光的理想伴侣。
它小巧轻便，穿行于熙攘的人流中非常便捷。
此外，它还可以通过手机连接导航软件，帮助人们在城市和景区中寻找最佳路线和景点。
3.体育锻炼。
两轮平衡车不仅可以代步，还可以成为一种有趣的运动方式。
因为使用时需要身体前后左右的控制和平衡，所以它有一定的锻炼身体和提升平衡能力的作用，而这些都是人们日常生活中很重要的事情。
4.社交互动。
两轮平衡车不仅可以带给人们方便和乐趣，还可以成为一种社交工具。
当人们以两轮平衡车为媒介与他人交流时，就能够更轻松地建立起友谊和互动，增加彼此的交流机会。
总之，两轮平衡车是一种多实用功能和多场景的工具，无论是出行、旅游、体育锻炼还是社交互动，它都能为人们带来很多好处。
不过，使用时也需要注意安全问题，预防意外发生。
双轮平衡车
双轮平衡车百科名片双轮平衡车，又叫电动平衡车，双轮思维车、双轮代步车、体感车、射位车、智感车等。
其运作原理主要是建立在一种被称为“动态稳定”（Dynamic Stabilization）的基本原理上，利用车体内部的陀螺仪和加速度传感器，来检测车体姿态的变化，并利用伺服控制系统，精确地驱动电机进行相应的调整，以保持系统的平衡。
[1]中文名：双轮平衡车外文名：Airwheel别名：双轮代步车、双轮思维车、体感车目录驾驶方法技术特点：原理功能配置产品特色主要品牌驾驶方法类似人体自身的平衡系统，当身体重心前倾时，为了保证平衡，需要往前走，重心后倾时同理。
同时，电动平衡车的转向由把手握及伸缩杆来实现，摆动把手握会连带着伸缩杆使车辆左右两个车轮产生转速差（例如伸缩杆向左摆动时，右轮的转速会比左轮快），达到转向的效果。
车辆的能量来源是一个锂电池组，单次充电可保证20-30公里的续航里程和15公里的最高时速。
在骑行时，将方向操纵杆指向需要前进的方向，车体将会朝着指向的方向行驶。
当方向操纵杆处于车体正中间位置时，系统将朝正前方行驶。
当转方向操纵杆时，系统会相应地控制左右两边的速度差，实现转向，让身体跟随方向操纵杆倾斜的方向倾斜，将会获得更好的转向体验。
突破性的垂直转向设计，颠覆传统的驾驭方式，更符合人体的操作习惯。
[2]技术特点：1、左右两轮电动车，独特的平衡设计方案。
2、集“嵌入式+工业设计+艺术设计”的产品集成创新技术，以嵌入式技术提升产品的内在智能化，以适应当代产品数字化、智能化的趋势，实现由内而外的创新。
3、产品信息建模，建立一套既包含产品形状特征，也包含用户认知意象的心理特征体系，并在此基础上进一步开发以用户对产品的最终要求驱动的产品生成系统。
原理运作原理主要是建立在一种被称为“动态稳定”（DynamicStabilization）的基本原理上，也就是车辆本身的自动平衡能力。
以内置的精密固态陀螺仪（Solid-StateGyroscopes）来判断车身所处的姿势状态，透过精密且高速的中央微处理器计算出适当的指令后，驱动马达来做到平衡的效果。
两轮平衡车说明书
图1-5折叠后
第三章驾驶注意
注意事项
1. 利用辅助轮安全学习驾驶
2. 双轮平衡车是利用陀螺仪进行前后稳定的。当身体前倾，独轮车会感知到动作进行加速；当身体后仰，平衡车也会控制电机减速以维持驾驶者与车体的平衡。双轮平衡车能帮助左右平衡，不像是骑自行车一样，需要靠一定的速度和身体来控制左右平衡。
准备工作
1. 选择适合的场地：请在平坦、空旷、无机动车、人少的场地进行试车。
2. 检查车辆：驾驶前需要检查电力是否充足、摇动车辆是否有异响和松动、手动推行平衡车看车轮是否与外壳产生摩擦。
3. 最好可以找一位朋友一起学习骑行，可以提供协助，会对更快的掌握骑车技巧有帮助。
外观重量
尺寸
高450mm，长392mm(最大厚度163mm，最小厚度70mm
踏板离地距离
112mm(无载重状态)
轮胎尺寸
直径360mm
车体自重
12.6kg(不含辅助轮〕
信息提录
电源及错误
电源开关LED(开机常亮，保护时闪烁)
电量
电量指示LED(大于约85%时，四颗LED全亮，随电量下降逐渐熄灭〕
声音提醒
图1-2车体结构图
图1-3平衡车原理图
1.4动态稳定概述
运用MC9S12XS128单片机，设计一种基于电磁导航的两轮自平衡车系统，并实现车模的直立行走，自主寻迹功能。系统采用飞思卡尔十六位微处理器MC9S12XS128作为核心控制单元，通过运用各种传感器，设计稳压模块、最小系统模块、双轮测速模块、倾角测量模块、电机驱动模块和人机交互模块并编写相应程序以完成平衡控制，速度控制，转向控制三大任务。
见图11图1112产品参数产品性能最高时速约18公里小时12公里小时开始报警续航距离约3035krn视骑行者体重为路况及环境而定最大爬坡角度约20体重60公斤者实际路测可达35电池150瓦时锂电池电池保护板具备均衡功能适用温度1040最适合适用温度1030最大载重120kg充电器电压ac22ov5060hz充电时间约5060分钟保护措施侧倾保护左右均为45超过45时电机会停止运转限速保护大于12kmh开启踏板前端逐渐抬起阻止进一步加速低电量保护电量剩余约10时开启踏板前端开始下沉逐渐减速直至停止外观重量尺寸高450mm长392mm最大厚度163mm最小厚度70mm踏板离地距离112mm无载重状态轮胎尺寸直径360mm车体自重126kg不含辅助轮信息提录电源及错误电源开关led开机常亮保护时闪烁电量电量指示led大于约85时四颗led全亮随电量下降逐渐熄灭声音提醒嘀声开机嘀声提示低电量保护时连续嘀声声音提醒长鸣侧倾时长鸣产品附件标配充电器辅助轮13动力学模型分析一个控制系统要想准确定量的分析设计提高对系统的认知和掌控能力首先要对对象建立模型
两轮平衡小车说明书
电气电子工程学院自主创新作品两轮平衡小车摘要两轮自平衡小车具有体积小、结构简单、运动灵活的特点，适用于狭小和危险的工作空间，在安防和军事上有广泛的应用前景。
两轮自平衡小车是一种两轮左右平衡布置的，像传统倒立摆一样，本身是一种自然不稳定体，其动力学方程具有多变量、非线性、强耦合、时变、参数不确定性等特性，需要施加强有力的控制手段才能使其保持平衡。
本作品采用STM32单片机作为主控制器，用一个陀螺仪传感器来检测车的状态，通过dvr8800控制小车两个电机，来使小车保持平衡状态，通过2.4G模块无线通讯进行遥控来控制小车运行状态。
关键词：智能小车；单片机；陀螺仪。
目录一．前言 (4)一．两轮平衡车的平衡原理 (4)2.1 平衡车的机械结构..........................................................................错误!未定义书签。
2.2 两轮车倾倒原因的受力分析 (4)2.3 平衡的方法 (5)三．系统方案分析与选择论证 (5)3.1 系统方案设计 (5)3.1.1 主控芯片方案 (5)3.1.2 姿态检测传感器方案 (6)3.1.3 电机选择方案 (6)3.2 系统最终方案 (7)四．主要芯片介绍和系统模块硬件设计 (7)4.1.STM32单片机简介（stm32rbt6） (7)4.2.陀螺仪传感器 (8)4.3．TB6612 (8)4.4．编码器 (9)4.5. 主控电路 (9)4.6 电机驱动电路 (10)五．系统软件设计 (11)5.1 PID概述 (11)5.2 数字PID算法 (12)5.3 PID控制器设计 (13)六．硬件电路 (14)七．制作困难 (15)八．结论 (16)九．参考文献 (16)一．前言应用意义。
自平衡车巧妙地利用地心引力使其自身保持平衡，并使得重力本身成为运动动能的提供者，载重越大，行驶动能也就越大，具有环保的特点(胡春亮等，2007)。
平衡车的工作原理
平衡车的工作原理
平衡车，也被称为电动平衡车、自平衡车，是一种新型个人电动交通工具，其工作原理可分为电机控制系统、陀螺仪、倾角检测和数据处理系统四个部分。
1. 电机控制系统
- 平衡车采用双轮设计，每个轮子由一个电机驱动。
- 电机控制系统通过调节两个电机的转速来实现平衡车的前后移动和转向。
- 通常采用无刷直流电机，可提供足够的动力和高效率。
2. 陀螺仪
- 陀螺仪是平衡车实现自平衡的重要组成部分，通过感应重力加速度和角速度实现动态控制。
- 在平衡车上安装的陀螺仪感受到倾斜角度，将这些数据传输给倾角检测系统。
3. 倾角检测
- 倾角检测系统主要由加速度传感器和角速度传感器组成。
- 加速度传感器用于检测平衡车倾斜的重力方向；角速度传感器用于检测平衡车的转动速度。
- 这些传感器将倾斜角度和角速度通过数据线传输给数据处理系统。
4. 数据处理系统
- 数据处理系统是平衡车的大脑，它接收倾角检测系统传输的数据，进行实时分析和处理。
- 数据处理系统根据倾角传感器的数据，通过算法计算出平衡车要达到的倾斜角度，并将结果传输给电机控制系统。
- 数据处理系统还负责将用户对平衡车的指令转换为相应的控制信号，通过控制电机的转速来实现平衡车的前后移动和转向。
总结：
平衡车的工作原理可以概括为电机控制系统根据数据处理系统计算出的倾斜角度，通过调节电机的转速来实现平衡车的前后移动和转向。
陀螺仪和倾角检测系统负责感应倾斜角度和角速度，并将这些数据传输给数据处理系统进行分析和处理。
通过这个工作原理，平衡车能够实现自平衡，并能够根据用户的指令进行控制。
两轮自平衡小车的设计与实现
两轮自平衡小车的设计与实现一、本文概述随着科技的飞速发展，智能化、自主化已经成为现代机器人技术的重要发展方向。
两轮自平衡小车作为一种典型的动态稳定控制机器人，其设计与实现技术对于推动机器人技术的进步具有重要意义。
本文旨在深入探讨两轮自平衡小车的设计理念、实现方法以及关键技术，为相关领域的研究者和爱好者提供有益的参考。
本文将首先介绍两轮自平衡小车的基本概念和原理，阐述其动态稳定控制的基本思想。
随后，将详细介绍两轮自平衡小车的硬件设计，包括电机驱动、传感器选型、控制器设计等关键部分，并阐述各部件之间的协同工作原理。
在此基础上，本文将重点探讨两轮自平衡小车的软件实现，包括平衡控制算法、运动控制算法以及人机交互界面设计等。
本文还将对两轮自平衡小车的性能优化和实际应用进行深入分析，探讨如何提高其稳定性、响应速度以及续航能力等问题。
本文将对两轮自平衡小车的发展趋势和前景进行展望，为相关领域的研究和发展提供有益的参考。
通过本文的阐述，读者可以全面了解两轮自平衡小车的设计与实现过程，掌握其关键技术和应用方法，为推动机器人技术的发展做出贡献。
二、两轮自平衡小车的基本原理两轮自平衡小车，又称作双轮自稳车或双轮倒立摆，是一种基于动态稳定技术设计的个人交通工具。
其基本原理主要涉及到力学、控制理论以及传感器技术。
两轮自平衡小车的稳定性主要依赖于其独特的力学结构。
与传统三轮或四轮的设计不同，双轮自平衡小车只有两个支撑点，这意味着它必须通过动态调整自身姿态来维持稳定。
这种动态调整的过程类似于杂技演员走钢丝，需要精确的平衡和快速的反应。
实现自平衡的关键在于控制理论的应用。
两轮自平衡小车通常搭载有先进的控制系统，该系统通过传感器实时监测小车的姿态（如倾斜角度、加速度等），并根据这些信息计算出必要的调整量。
控制系统随后会向电机发送指令，调整小车的运动状态，以保持平衡。
传感器在两轮自平衡小车中扮演着至关重要的角色。
常见的传感器包括陀螺仪、加速度计和角度传感器等。
两轮平衡车原理
两轮平衡车原理
平衡车是一种基于动态稳定原理的个人代步工具，能够保持垂直方向的平衡状态并进行前后移动。
其工作原理主要包括两个方面，即倾角检测与动力控制。
1. 倾角检测：平衡车内置了一种倾角传感器，通常为陀螺仪或加速度计。
这些传感器能够感知平衡车倾斜的角度，并将倾斜角度的信息传输给控制系统。
2. 动力控制：平衡车根据倾斜角度的信息，通过内置的控制系统来实现动力控制。
控制系统可以分为三个主要组件：计算器、电机和电池。
- 计算器：计算器是平衡车控制系统的核心，它接收倾斜角
度传感器的信息，并进行实时计算和分析。
根据计算结果，计算器会发送指令给电机进行相应的调整。
- 电机：平衡车通常配备两个电机，分别安装在车轮上。
电
机可以根据计算器的指令来实现动力调整，以保持平衡状态。
当平衡车倾斜时，电机会自动调整转速，使车身回到平衡状态。
- 电池：平衡车使用电池作为动力源，通过供给电机所需的
电力来推动车轮。
电池的电能可以通过外部电源进行充电。
在平衡车的操作过程中，倾角检测和动力控制不断地进行反馈循环，使得平衡车能够自动调整车身姿态，达到平衡状态。
当用户倾斜身体或调整重心时，倾角传感器会检测到角度变化，
并将这个信息传输给计算器。
计算器会根据倾角传感器的数据来判断是否需要对电机进行调整，以使平衡车保持稳定。
总的来说，两轮平衡车利用倾角检测和动力控制的原理，实现了自动平衡功能。
这使得人们能够轻松地操纵平衡车进行代步或娱乐。
两轮平衡车的原理是什么？
两轮平衡车的原理是什么？展开全文与独轮平衡车相比，两轮最大的区别便是多了一个轮子和操纵杆，但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。
两轮自平衡控制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。
因为两轮平衡车具有运动灵活、智能控制、操作简单、节省能源、绿色环保、转弯半径为零等优点，所以它适用于在狭小空间内运行。
双轮平衡车的工作原理，非常类似于我们人体自身的平衡系统。
就我们的人体而言，当身体重心前倾时，为了保证平衡，我们需要往前走；而当重心后倾时，我们需要往后走，其中也是同样的道理。
当我们在驾驶平衡车的时候，平衡车的两个轮子就代替了双脚。
与身体的平衡系统非常类似，当我们的重心前倾时，智能系统就会自动感应到，并精确地驱动轮子向前运动，以保持平衡；同样地，当我们身体的重心后倾时，轮子就会向后运动。
这套工作原理被称为“动态平衡”原理，这也是平衡车被叫做“平衡车”的原因；有时也被叫做“体感车”，这是因为它能感应身体重心的变化，因驾驶者姿态的变化而改变行驶状态；有时也被叫做“思维车”，这是因为它能够智能感应重心变化、智能调整姿态和运行状态。
平衡车利用“动态平衡”原理，采用第二代运动补偿算法，利用其内部的陀螺仪和加速度传感器，来精确检测车体姿态的微小变化，并利用精密的伺服控制系统，灵敏地驱动电机，进行相应的调整，以保持整个车体的稳定和平衡。
当我们旋转方向操纵杆时，运行系统会相应地控制左右两边的速度差，以此来实现车体的转向。
因此在骑行过程中，将方向操纵杆指向您需要前进的方向时，车体将会朝着我们指向的方向行驶。
当方向操纵杆处于车体正中间位置时，系统将朝正前方行驶。
并且在转向时，如果身体跟随方向操纵杆倾斜的方向倾斜，那么我们将会获得更好的转向体验。
平衡车不仅拥有时尚动感的炫酷外观，在其内部有一个极致精密的智能运行系统，用“秀于外，慧于中”来形容最贴切不过了。
两轮平衡车原理
两轮平衡车原理两轮平衡车，又称电动平衡车、独轮平衡车，是一种个人电动代步工具，近年来在城市出行中越来越受到人们的青睐。
它以其独特的外形和便捷的操控方式，成为了现代都市生活中不可或缺的一部分。
那么，两轮平衡车是如何实现平衡和操控的呢？接下来，我们将深入探讨两轮平衡车的原理。
首先，两轮平衡车的平衡原理是基于动力学和控制理论的。
它采用了一种称为“动态稳定”的原理，即通过智能控制系统对车辆进行实时监测和调整，以保持车辆的平衡状态。
这一原理类似于人类行走时的平衡感觉，当人的身体稍微倾斜时，脚部肌肉会迅速做出反应，使身体保持平衡。
而两轮平衡车则通过内置的陀螺仪和加速度传感器，实时感知车辆的倾斜状态，并通过电机和控制系统进行及时的调整，以保持车辆的平衡状态。
其次，两轮平衡车的操控原理主要依靠身体的重心转移。
当骑手想要前进时，只需向前倾斜身体，车辆便会根据重心的变化前进；反之，向后倾斜身体，则车辆会后退。
此外，向左或向右倾斜身体，车辆也会相应地向左或向右转向。
这种操控方式简单直观，使得两轮平衡车成为了一种容易上手的代步工具。
除了平衡和操控原理外，两轮平衡车还采用了先进的电动技术。
它通常由电机、电池、控制系统等组成，电机通过传动装置驱动车轮转动，而电池则为电机提供能量，控制系统则负责监测车辆状态和操控信号的处理。
这些技术的应用使得两轮平衡车不仅能够实现平衡和操控，还能够在城市中快速、便捷地行驶。
总的来说，两轮平衡车的原理是基于动态稳定的平衡原理和身体重心转移的操控原理，通过先进的电动技术实现。
它以简洁、便捷的操控方式，成为了现代城市出行的新选择。
随着科技的不断进步，相信两轮平衡车在未来会有更广阔的发展空间，为人们的出行带来更多的便利。
两轮平衡车平衡原理
1两轮平衡车控制原理1.1两轮平衡车任务分解两轮自平衡小车，两轮着地，依靠两轮的前进或者后退保持车体平衡。
从控制角度看，小车作为一个控制对象，它的输入量是两个电机的转动速度。
小车的运动控制任务可以分解成以下三个基本任务：（1）控制小车平衡：通过控制两个电机正反向运动保持小车直立平衡状态；（2）控制小车速度：通过调节小车的倾角来实现小车速度控制，实际上最后还是演变成通过控制电机的转速来实现车轮速度的控制。
（3）控制小车方向：通过控制两个电机之间的转动差速实现小车转向控制。
小车直立和方向控制任务都是直接通过控制小车两个电机完成的。
假设小车电机可以虚拟地拆解成两个不同功能的驱动电机，它们同轴相连，分别控制小车的直立平衡、左右方向。
在实际控制中，是将控制小车直立和方向的控制信号叠加在一起加载电机上，只要电机处于线性状态就可以同时完成上面两个任务。
小车的速度是通过调节小车倾角来完成的。
小车不同的倾角会引起小车的加减速，从而达到对于速度的控制。
1.1.1车体倾角的变化引起的速度变化三个分解后的任务各自独立进行控制。
由于最终都是对同一个控制对象（小车的电机）进行控制，所以它们之间存在着耦合。
为了方便分析，在分析其中之一时假设其它控制对象都已经达到稳定。
比如在速度控制时，需要小车已经能够保持直立控制；在方向控制的时候，需要小车能够保持平衡和速度恒定；同样，在小车平衡控制时，也需要速度和方向控制也已经达到平稳。
这三个任务中保持小车平衡是关键。
由于小车同时受到三种控制的影响，从小车平衡控制的角度来看，其它两个控制就成为它的干扰。
因此对小车速度、方向的控制应该尽量保持平滑，以减少对于平衡控制的干扰。
以速度调节为例，需要通过改变小车平衡控制中小车倾角设定值，从而改变小车实际倾斜角度。
为了避免影响小车平衡控制，这个小车倾角的改变需要非常缓慢的进行。
下面分别讨论小车任务分解的三个控制的实现方式。
三者之间的配合如图1.1.2所示：1.1.2三层控制之间相互配合1.2小车平衡控制控制小车平衡的直观经验来自于人们的日常生活。
自平衡双轮车
双轮自平衡小车由机械系统和电气系统组成。 机械系统如图所示：
速度传感器 Arduino主板 速度传感器 电机 电源 车轮
其各部分关系如图所示： 控制 提供电源 驱动
电气系统是实现控制的核心。 其构成如图：
控制端通过远程蓝牙通信模 块和电位器调节PID参数，对小 电位器 车的运动状况进行实时调节， 显示屏上可显示出小车的速度， Meg2 角加速度以及PID参数等数据！ 56扩 当然，通过按钮也能够控制 展板 小车的运动方向！
主机蓝牙 六轴 陀螺 仪
Nokia5110 显示屏
按键
从机 蓝牙 模块
Arduino
方向控制 PID控制
调整参数
信号发送通讯
自平衡小车的原理：
自平衡小车自动平衡运作原理主要是建立在一种被称 为“动态稳定”（Dynamic Stabilization）的基本原理 上，也就是车辆本身的自动平衡能力。 当处于平衡态的小车受到干扰或者运动指令时，破坏 了原有的的平衡时，其内置的精密六轴陀螺仪（SolidState Gyroscopes）迅速判断车身所处的姿势状态以及角 度偏差等，透过精密且高速的中央微处理器计算出适当的 指令后，驱动两个步进马达的转速和旋转方向，来做到快 速准确地重新达到平衡的效果。
通过 蓝牙 传给 从机 显示 传送 信息
调定参数
现阶段进度：
我们已经熟悉各个元件要实现的功能、原理和使用方法！ 并且已经实现了利用高低电平的切换来控制电机的正反转； 也可以利用角度传感器将电机在前进或者其他运动或静止 时的直立状态和平衡状态检测出来；同时，我们还实现了 通过蓝牙的无线传输来实现无线的主从机模块的通讯；至 于远程控制端，已经能够实现各种参数实时显示在显示屏 上，并随时进行调整和控制，以便于我们更好地控制和调 整电机每时每刻的平衡。
双轮平衡车原理
双轮平衡车原理
双轮平衡车是一种智能交通工具，它可以通过感应和控制器的协同作用来保持平衡。
其原理是基于倒立摆的控制理论和陀螺效应。
在双轮平衡车的车身上，有一个称为陀螺仪或加速度计的传感器，用于检测车身的倾斜角度和加速度。
陀螺仪可以感知车身的前后倾斜，加速度计可以感知车身的左右倾斜。
当操纵者希望车辆保持平衡时，控制器会接收到陀螺仪和加速度计传感器的数据，并进行分析和计算。
根据车身的倾斜角度和加速度，控制器会发送指令给车身上的电机。
根据指令，电机会分别给两个轮子提供不同的动力，从而使得车辆可以保持平衡。
如果车辆向前倾斜，控制器会让后轮旋转更快，向后输出动力，使车辆恢复平衡。
如果车辆向后倾斜，控制器会让前轮旋转更快，向前输出动力，同样可以使车辆恢复平衡。
这种通过感应器和控制器的反馈调节，使得双轮平衡车能够自动保持平衡的原理就是基于倒立摆的控制理论和陀螺效应。
通过不断地调整电机的转速和输出动力，车辆可以保持在一个平衡的状态，从而实现平稳行驶。
两轮平衡车原理
两轮平衡车原理
两轮平衡车，又称电动平衡车、独轮平衡车，是一种个人短途出行工具，近年来逐渐成为城市出行的新宠。
它采用动力电池和电机驱动，通过倾斜身体来控制前后平衡，从而实现前进、后退、转向等功能。
那么，两轮平衡车的原理是什么呢？
首先，两轮平衡车的原理基于自平衡控制系统。
这个系统由加速度传感器、陀螺仪传感器、控制电路和电机组成。
当骑手倾斜身体时，加速度传感器和陀螺仪传感器会感知到身体的倾斜角度和方向，然后将这些信息传输给控制电路。
控制电路会根据传感器的信号计算出车辆的倾斜角度和速度，并通过调节电机的转速来实现车辆的平衡。
其次，两轮平衡车的原理还涉及动力系统。
动力系统由电池和电机组成，电池为电机提供能量，电机则驱动车辆前进、后退和转向。
当骑手向前倾斜时，控制电路会调节电机的转速，使车辆向前加速；当骑手向后倾斜时，控制电路会调节电机的转速，使车辆向后倾斜。
同时，通过左右脚的微调，可以实现车辆的转向。
最后，两轮平衡车的原理还包括安全保护系统。
安全保护系统
通过限速器、过流保护器、过压保护器等装置，对电池和电机进行监测和保护，确保车辆在安全范围内运行。
当电池电量过低或电机过热时，安全保护系统会自动切断电源，以防止意外发生。
综上所述，两轮平衡车的原理是基于自平衡控制系统、动力系统和安全保护系统的协同作用。
当骑手倾斜身体时，自平衡控制系统会感知倾斜角度并调节电机转速，从而实现车辆的平衡和运动。
而安全保护系统则保障了车辆的安全运行。
通过这些原理的相互作用，两轮平衡车成为了一种便捷、环保、安全的出行工具，受到了越来越多人的青睐。
双轮平衡车发展历程
双轮平衡车发展历程双轮平衡车，也被称为电动平衡车或自平衡电动滑板车，是一种由两个轮子组成的个人交通工具。
它通过借助内置的电机和陀螺仪等传感器，实现了自动平衡和控制。
这种车辆的发展历程可以追溯到20世纪80年代末。
最早的双轮平衡车是由日本电子制造商Segway推出的。
Segway于2001年发布了他们的第一款平衡车产品，通过重心的转移实现了前进、后退和转弯等基本操作。
虽然这款车在技术上取得了突破，但由于高昂的价格和独特的外观，未能在市场上取得大规模的成功。
随着时间的推移，双轮平衡车的技术逐渐成熟，价格也逐渐降低。
此后，各家制造商纷纷推出了自己的平衡车产品。
其中，国内企业九号科技以其出色的产品质量和领先的技术水平在市场上脱颖而出。
他们于2014年推出的平衡车产品一经问世，就迅速风靡全球。
双轮平衡车的应用范围也逐渐扩大。
最初，它被广泛应用于公共交通领域中的短途代步，例如在大型展览馆、机场和商业购物区域等。
随着用户对便携出行工具的需求增长，一些企业开始将双轮平衡车推向个人消费市场。
这些产品通常拥有更小巧轻便的设计，适用于城市通勤和个人休闲娱乐。
近年来，随着新能源技术的发展和环保意识的增强，双轮平衡车也逐渐向电动化方向发展。
越来越多的平衡车产品使用环保的锂电池作为动力来源，从而减少了对传统燃油的依赖。
同时，一些企业还开始尝试将双轮平衡车与其他出行工具进行结合，例如与电动自行车、滑板车和智能手机等连接。
未来，双轮平衡车有望在智能交通领域发挥更重要的作用。
随着人工智能和自动驾驶等技术的进一步发展，双轮平衡车可能会与其他交通工具形成无缝连接，为人们提供更加方便、高效和环保的出行方式。
同时，随着用户需求的变化，平衡车的设计和功能也将不断创新，以满足不同人群的需求和喜好。
两轮平衡车控制原理
两轮平衡车控制原理两轮平衡车，你看它小小的，站上去就能跑，还不会倒，是不是特别神奇？今天咱们就来扒一扒它的控制原理，可有趣啦！你可以把两轮平衡车想象成一个超级挑剔的杂技演员。
它一直想保持平衡，就像杂技演员在钢丝上要站稳一样。
那它是怎么做到的呢？首先啊，两轮平衡车里面有个很聪明的小零件，就像它的小脑袋，这个叫陀螺仪。
陀螺仪可厉害了，它能时刻感知平衡车是不是歪了。
比如说，你站在平衡车上稍微往左倾斜了一点，就像你走路的时候不小心往左歪了一下，这个陀螺仪马上就能感觉到。
它就像一个超级敏感的小侦探，任何一点点的倾斜都逃不过它的眼睛。
然后呢，还有加速度传感器这个小助手。
这个加速度传感器能知道平衡车是在加速、减速，还是在匀速行驶。
这就好比你跑步的时候，你能感觉到自己是越跑越快，还是慢下来了，或者是保持着一个稳定的速度。
这两个传感器啊，就像是平衡车的眼睛和耳朵，把周围的情况告诉平衡车的“大脑”。
那这个“大脑”呢，其实就是平衡车的控制系统。
当陀螺仪发现平衡车歪了，加速度传感器也告诉了“大脑”现在的行驶状态，“大脑”就开始思考该怎么办啦。
比如说，你往左倾斜了，“大脑”就会想：“哎呀，主人往左歪了，我得让左边的轮子慢一点，右边的轮子快一点，这样就能把身子正过来啦。
”于是呢，它就会给电机发送指令。
电机接到指令后就开始干活了。
左边的电机收到减慢的指令，就像一个听话的小工人，放慢了速度；右边的电机收到加快的指令，就更努力地转动起来。
这样一慢一快，平衡车就又重新站直了，就像杂技演员在钢丝上晃了一下又站稳了一样。
这里面还有一个很重要的东西，就是反馈机制。
就好比你给朋友指路，你告诉他先往左走，然后你得看看他是不是真的往左走了。
平衡车的控制系统也是这样，它给电机发了指令后，会再看看平衡车有没有按照它的想法重新站直。
如果还没有站直，它就会再调整电机的速度，直到平衡车完全平衡为止。
你看，两轮平衡车就是通过这些小零件们的默契配合，像一个小小的智能团队一样，时刻保持着平衡。
两轮平衡原理
两轮平衡原理两轮平衡车是一种独特的交通工具，它通过倾斜身体来控制速度和方向，是一种非常具有挑战性和乐趣的运动方式。
那么，两轮平衡车是如何实现平衡的呢？这就涉及到了两轮平衡原理。
首先，我们来看看两轮平衡车的结构。
两轮平衡车通常由车架、两个轮子、电机、电池和平衡控制系统组成。
其中，平衡控制系统是实现平衡的关键。
平衡控制系统通过感应车身的倾斜角度，来控制电机的转速，从而实现平衡。
其次，两轮平衡车的平衡原理主要依靠陀螺仪效应和动力学原理。
陀螺仪效应是指在外力作用下，旋转体轴的方向发生变化的现象。
在两轮平衡车中，当车身倾斜时，陀螺仪会感应到倾斜的方向和角度，然后通过控制系统来调整电机的转速，使车身重新回到平衡状态。
动力学原理则是指在外力作用下，物体的运动状态会发生变化。
两轮平衡车在行驶过程中，会受到外部环境的影响，但通过平衡控制系统的调节，可以保持车身的平衡状态。
另外，两轮平衡车的平衡原理还与重心位置有关。
重心是指物体所受重力的作用点，对于两轮平衡车来说，骑手的重心位置会直接影响车身的平衡。
当骑手向前倾斜时，车身会向前加速；当骑手向后倾斜时，车身会减速甚至停止。
因此，骑手需要通过调整重心位置来控制车身的运动状态，从而实现平衡。
总的来说，两轮平衡车实现平衡的原理是通过平衡控制系统感应车身倾斜角度，利用陀螺仪效应和动力学原理来调节电机转速，同时通过调整重心位置来控制车身的运动状态。
这种独特的平衡原理使得两轮平衡车成为一种非常有趣和具有挑战性的交通工具，也为我们提供了一种全新的出行方式和运动方式。
龙吟tt平衡车说明书
龙吟tt平衡车说明书龙吟TT平衡车说明书第1章：产品概述1.1 产品介绍龙吟TT平衡车是一款专为城市出行设计的电动双轮平衡车，采用先进的自平衡技术，能够实现人机同步、稳定平衡行驶。
它具有结构简单、便携轻巧、环保节能等特点，成为现代出行的有力伙伴。
1.2 主要特点1.2.1 自平衡龙吟TT平衡车内置先进的陀螺仪和智能控制系统，通过感知身体重心的变化，实现自动平衡调节，用户只需微调身体姿势，即可实现前进、后退、转向。
1.2.2 操控简单龙吟TT平衡车采用双脚点地驱动方式，只需通过身体的前倾、后仰、左右转动来控制车辆的移动。
操作简单，上手容易，适合各个年龄段的使用者。
1.2.3 便携轻巧龙吟TT平衡车采用轻量化设计，重量仅为15kg，便于携带和存放。
同时，车身采用折叠设计，可以将车身快速折叠为一个小巧的尺寸，方便搭乘公共交通工具或存放在车辆后备厢。
1.2.4 安全可靠龙吟TT平衡车具备多重安全保护机制，如速度限制、倾角保护、过充保护等。
车辆在使用过程中，可以自动检测车况并及时发出警告，保障用户的安全。
1.2.5 环保节能龙吟TT平衡车采用电动驱动方式，不产生尾气和噪音污染，对环境友好。
配备高效锂电池组，续航里程长，充电方便快捷，实现低能耗出行。
1.2.6 智能连接龙吟TT平衡车内置智能芯片，可以与智能手机通过蓝牙连接，实现车辆参数调整、数据查看和故障诊断等功能。
用户可以通过手机APP来管理和控制车辆的使用。
第2章：使用及注意事项2.1 使用前准备2.1.1 安装车把在龙吟TT平衡车上方找到车把的安装位置，插入车把到指定位置，并紧固好螺丝。
2.1.2 充电使用龙吟专用充电器将电源插头连接到车身的充电接口，然后插入电源插座进行充电。
充电时请勿超过指定时间，避免过度充电。
2.2 操作方法2.2.1 上下车站在龙吟TT平衡车旁边，用一只脚踩住车身上的踏板，另一只脚从地面上迅速跨到车身的踏板上，保持平衡即可上车。
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两轮自平衡送餐车【摘要】：本项目为“两轮自平衡车送餐机器人”系统的研究与实现，从加速度计和陀螺仪传感器得出的角度。
运用卡尔曼滤波优化，补偿陀螺仪的漂移误差和加速度计的动态误差，得到更优的倾角近似值。
根据PID控制调节参数，实现两轮直立行走。
通过电磁传感器对电磁线的检测和GPS模块精确定位，实现了平衡车的自动送餐功能。
【关键字】：加速度计陀螺仪卡尔曼滤波PID控制调节电磁传感器GPS模块【Abstract】：This is a project of "research and Realization of a two wheeled self balancing robot car room" system, from the accelerometer and gyro sensor of angle. Using the Calman filter optimization, the dynamic error of gyroscope drift error and acceleration compensation plan, to get better approximations angle. According to the PID control parameters, achieve two upright. Through the detection and accurate positioning of GPS module electromagnetic sensors on the magnet wire, the balance of the car automatic room function.【Keyword】:saccelerometer gyroscope Calman filtering PID control electromagnetic sensor GPS module第一章引言 (2)第二章基本原理 (3)2.1两轮自平衡送餐车整体框架 (3)2.2送餐车直立控制 (3)2.3速度控制 (4)2.4方向控制 (5)第三章硬件电路设计与实现 (5)3.1主控芯片 (5)3.2电机驱动方案 (5)3.3电磁信号处理电路 (6)3.4红外遥控模块 (6)第四章系统软件控制流程图 (7)第五章卡尔曼滤波 (8)4.1卡尔曼滤波简介 (8)4.2卡尔曼滤波实现的效果 (8)4.3卡尔曼滤波原型 (9)4.4卡尔曼滤波化简 (10)4.5卡尔曼滤波参数调试 (12)5总结 (13)第一章引言两轮自平衡送餐车具有运动灵活、智能控制、操作简单等优点。
因此它适用于在狭小空间内运行，可以穿梭于餐厅的任意的位置，也可以将自平衡电动车改装成两轮自平衡机器人。
由于两轮自平衡送餐车的两轮结构，使得它的重心在上、支点在下，故在非控制状态（或静态）下为一不稳定系统。
然而，可以利用倒立摆系统的控制原理，通过微处理器的控制使它能够如倒立摆一样稳定在一个平衡位置处，并能在保持平衡的状态下按照使用者的指令要求正常运行。
两轮自平衡送餐车实际上是一级直线式倒立摆和旋转式倒立摆的结合体，它的控制原理与倒立摆系统的基本一致。
更形象地说，自平衡送餐车的工作原理更像人行走的过程。
对于人而言，当人体的重心向前倾斜并失去平衡时，人通过自身的感觉器官能够察觉到自己身体的倾斜（角度），于是他会做出一个反应——向前迈出一步来防止自己摔倒在地上。
如果身体一直前倾，为了保持平衡，人就会一步又一步地往前走。
因此，如果将两个由电机驱动的车轮看成人的双腿，再加上能够测量车体相对于水平面倾角大小和速度的传感器，最后通过微处理器的控制便能够实现车体自平衡的效果。
因而当人站在车上时，只要将身体带动车体一起往前倾（或后倾）就可以实现送餐车送餐前进（或后退）。
因此两轮自平衡送餐车具有很大的开发意义，实现两轮送餐车后还可以做很多的其他的项目，比如两轮自平衡电动车等等。
第二章基本原理2.1两轮自平衡送餐车整体框架图1系统框架图2.2送餐车直立控制世界上还没有任何一个天才杂技演员可以蒙着眼睛使得木棒在自己指尖上直立，因为没有了眼睛观察进行负反馈，当木棒在人的指尖上直立时，眼睛观察到木棒的倾斜角度和倾斜趋势（角速度），相应的通过人脑做出反应，使手掌移动以抵消木棒的倾斜角度和趋势，从而保持木棒的直立。
这就形成了反馈机制。
其反馈机制如图2MC9CXS128红外遥控模块电磁检测和GPS模块 电机驱动模块角度传感器和加速度传感器模块图2反馈机制车模平衡控制也是通过负反馈来实现的，与上面保持木棒直立比较则相对简单。
因为车模有两个轮子着地，车体只会在轮子滚动的方向上发生倾斜。
控制轮子转动，抵消在一个维度上倾斜的趋势便可以保持车体平衡了。
如图2.2所示。
图3 通过车轮运动保持车模平衡2.3速度控制对于直立车模速度的控制相对于普通车模的速度控制则比较复杂。
由于在速度控制过程中需要始终保持车模的平衡，因此车模速度控制不能够直接通过改变电机转速来实现。
要实现对车模速度的控制，必须测量车模的实时速度，改变车模的倾角，以及如何根据速度误差控制车模倾角。
安装在电机输出轴上的光电编码器来测量得到车模的车轮速度。
通过给定车模直立控制的设定值，在角度控制调节下，车模将会自动维持在一个角度。
在车模直立控制下，为了能够有一个往前的倾斜角度，车轮需要往后运动，这样会引起车轮速度下降（因为车轮往负方向运动了）。
由于负反馈，使得车模往前倾角需要更大。
如此循环，车模很快就会倾倒。
原本利用负反馈进行速度控制反而成了“正”反馈。
如图4所示。
图4车模倾角控制速度中的正反馈车模的速度控制本质上是通过调节车模的倾角实现的，由于车模是一个非最小相位系统，因此该反馈控制如果比例和速度过大，很容易形成正反馈，使得车模失控，造成系统的不稳定性。
因此速度的调节过程需要非常缓慢和平滑。
2.4方向控制实现送餐车方向控制是保证车模沿着送餐道路的关键。
直立送餐车所在的电磁组的道路中心线铺设有一根漆包线，里面通有100mA的20kHz交变电流。
因此在送餐道路中心线周围产生一个交变磁场。
通过道路电磁中心线偏差检测与电机差动和GPS模块实现方向控制，从而进一步保证送餐路上。
（1）电磁中心线的偏差检测道路电磁中心线检测简单的方法可以通过安装在送餐车前方的两个电磁感应线圈实现。
线圈一般采用10mH的工字型电感。
（2）电机差动控制利用电磁线偏差检测信号分别与送餐车速度控制信号进行加和减，形成左右轮差动控制电压，使得送餐车左右轮运行角速度不一致进而控制车模方向。
(3)GPS模块根据GPS模块上读到精确的经纬度值，实现坐标的定位，从而实现自动送餐的功能。
第三章硬件电路设计与实现3.1主控芯片3.2电机驱动方案我们采用BTS7960芯片作为电机驱动芯片。
BTS7960通路内阻为16m4，最大电流为43A，具有集成度高、外接电路少、内阻小等特点，因此，我们采用4片BTS7960芯片组成全桥驱动电路进行驱动。
BTS7960电路图如图5所示图5BTS7960电路图53.3电磁信号处理电路路线的导线中通有20KHz的方波信号，通过检测方波信号的强弱来判断导线之于车模的相对位置，以此做出控制。
为了检测信号强弱，使用电感电容构成谐振电路。
电感使用10mH工字电感，电容使用6.4nF电容。
图6电磁检波放大电路原理图3.4红外遥控模块编码格式1、0和1的编码遥控器发射的信号由一串O和1的二进制代码组成．不同的芯片对0和1的编码有所不同。
通常有曼彻斯特编码和脉冲宽度编码。
TC9012的O和1采用PWM方法编码，即脉冲宽度调制，其O码和1码如图1所示(以遥控接收输出的波形为例)。
O码由O．56ms低电平和0．56ms高电平组合而成．脉冲宽度为1．12ms。
1码由0．56ms低电平和1．69ms高电平组合而成．脉冲宽度为2．25ms。
在编写解码程序时．通过判断脉冲的宽度，即可得到0或1。
按键的编码当我们按下遥控器的按键时，遥控器将发出如图2的一串二进制代码，我们称它为一帧数据。
根据各部分的功能。
可将它们分为5部分，分别为引导码、地址码、地址码、数据码、数据反码。
遥控器发射代码时．均是低位在前，高位在后。
分析可以得到．引导码高电平为4．5ms，低电平为4．5ms。
当接收到此码时．表示一帧数据的开始。
单片机可以准备接收下面的数据。
地址码由8位二进制组成，共256种．地址码重发了一次。
主要是加强遥控器的可靠性．如果两次地址码不相同．则说明本帧数据有错．应丢弃。
不同的设备可以拥有不同的地址码．因此。
同种编码的遥控器只要设置地址码不同，也不会相互干扰。
地址码为十六进制的0EH(注意低位在前)。
在同一个遥控器中．所有按键发出的地址码都是相同的。
数据码为8位，可编码256种状态，代表实际所按下的键。
数据反码是数据码的各位求反，通过比较数据码与数据反码．可判断接收到的数据是否正确。
如果数据码与数据反码之间的关系不满足相反的关系．则本次遥控接收有误．数据应丢弃。
在同一个遥控器上，所有按键的数据码均不相同。
数据码为十六进制的0CH，数据反码为十六进制的0F3H(注意低位在前)．两者之和应为0FFH。
单片机遥控接收电路红外遥控接收可采用较早的红外接收二极管加专用的红外处理电路的方法。
如CXA20106，电路复杂，现在一般不采用。
较好的接收方法是用一体化红外接收头，它将红外接收二极管、放大、解调、整形等电路做在一起，只有三个引脚．分别是5V电源、地、信号输出。
红外接收头的信号输出接单片机的INTO或INTl脚，增加了一只PNP型三极管对输出信号进行放大。
第四章系统软件控制流程图如图7所示，为系统软件整体结构框图，主要包括：系统参数的手动调节；电磁传感器；角度传感器和陀螺仪模块；路径控制模块；电机控制模块。
图7系统软件工作流程图系统接通电源后，经初始化；通过系统参数的手动调节，使系统能够按照准确的设想方式运行；然后通过电磁传感器采集数据和角度传感器及陀螺仪对车模与地面的角度及角速度角度的感知，经过相应处理得出当前送餐路径和送餐车的信息；同时，电机测速模块测得模型车当前的运行速度，反馈给系统；最后，经路径控制系统综合当前赛道路径信息和送餐车速度值作出相应的处理，来控制电机的运行。
第五章卡尔曼滤波4.1卡尔曼滤波简介近年来被应用于计算机图像处理，例如头脸识别，图像分割，图像边缘检测等等。
卡尔曼滤波是一种高效率的递归滤波器(自回归滤波器), 它能够从一系列的不完全及包含噪声的测量中，估计动态系统的状态。
简单来说，卡尔曼滤波器是一个“optimal recursive data processing algorithm（最优化自回归数据处理算法）”。