自平衡智能小车
自平衡小车原理
自平衡小车原理
自平衡小车是一种能够在没有外部干扰的情况下，保持直立并进行移动的智能机器人。
它通常由一个底盘和一个竖立的结构组成，结构中包含了各种传感器、执行器和控制器。
自平衡小车的原理主要基于控制系统和物理平衡。
在运行过程中，小车通过不断地获取外部环境信息，并通过传感器将这些信息发送给控制器。
控制器会实时地分析这些信息，并根据预设的算法计算出小车所需要的平衡力。
然后，控制器会将这个平衡力转化为电信号，通过执行器作用在小车的底盘上，从而使小车能够保持直立。
在物理平衡方面，自平衡小车的结构设计十分关键。
通常，小车的结构会采用倒立摆的原理，即小车底盘下方安装一个重力中心较低的质量块，上方则安装一个倒立的结构。
这样的结构可以使小车在外力作用下产生倾斜，但通过控制系统的调节，小车可以通过调整底盘上的力，使自己重新回到垂直直立的状态。
另外，小车还需要依靠惯性来保持平衡。
当小车受到外力作用而产生倾斜时，内部的陀螺仪会感知到这一倾斜，并通过控制系统来产生一个相反方向的力来抵消倾斜，从而保持平衡。
总的来说，自平衡小车的原理是基于控制系统和物理平衡相结合的。
通过不断地获取环境信息、计算出平衡力并通过执行器施加，小车能够实现保持直立并进行移动的功能。
这种原理的应用广泛，例如人们常见的平衡车、智能摄像机等。
基于单片机的自平衡小车的设计与实现-本科毕业论文
广西师范大学漓江学院 2015 届本科生毕业论文（设计）
基于单片机的自平衡小车的设计与实现
专业：电子信息工程 学生姓名：何建安
内容摘要
学号：201113007619 指导老师姓名：丘森辉
本次设计的硬系统主要由供电电源模块、主控系统模块、直流电机驱动模块、 路面检测模块和液晶显示模块几个部分组成。供电电源是整个系统的支持者，它 给整个设计系统提供能量，使系统能够运转起来；主控系统是整个系统的控制者， 它指挥整个系统的运行，是整个系统的大脑；整个系统运行的动力是直流电机驱 动模块；路面检测模块则相当于整个系统的眼睛，它能够准确地检测的路面的情 况，并将路面的情况反馈给主控系统；液晶显示模块是将整个系统的运行情况显 示出来。
关键字： 80C51 单片机 光电外红反射循迹 金属探测器 电动小
2.3.1 车体的比较与选择...................................................................................... 5 2.3.2 控制系统的比较与选择.............................................................................. 6 2.3.3 电机驱动的比较与选择.............................................................................. 7 2.3.4 电源及稳压模块的比较与选择.................................................................. 7 2.3.5 调速模块的比较与选择.............................................................................. 7 2.3.6 显示与提示音的选择.................................................................................. 8 2.3.7 平衡槽的制作............................................................................................... 8 2.3.8 系统框图....................................................................................................... 9 2.3.9 最终方案..................................................................................................... 10 第三章 系统硬件设计........................................................................................................ 11 3.1 STC12C5A60S2 单片机硬件结构.......................................................................... 11 3.2 供电电源模块........................................................................................................ 12 3.3 电机驱动的设计................................................................................................... 12 3.4 路面检测模块设计................................................................................................ 14 3.5 测速模块................................................................................................................ 15 3.6 显示电路设计........................................................................................................ 15 3.7 寻迹原理................................................................................................................ 16 3.8 金属探测仪............................................................................................................ 17 第四章 软件设计................................................................................................................ 18 4.1 循迹功能软件设计................................................................................................ 18 4.2 金属探测功能软件设计....................................................................................... 18 4.3 LCD1602 液晶显示软件设计................................................................................ 18 4.4 主程序流程图....................................................................................................... 19 第五章 测试数据、测试结果分析及结论........................................................................ 20 5.1 测试数据................................................................................................................ 20 5.2 测试结果分析........................................................................................................ 21 第六章 设计总结................................................................................................................ 21 6.1 对设计的小结....................................................................................................... 21 6.2 设计收获体会....................................................................................................... 21 6.3 对设计的进一步完善提出意见或建................................................................... 22 致谢...................................................................................................................................... 22
平衡小车平衡原理介绍
平衡原理一、平衡小车原理平衡小车是通过两个电机运动下实现小车不倒下直立行走的多功能智能小车,在外力的推拉下,小车依然保持不倒下;这么一说可能还没有很直观的了解究竟什么是平衡小车,不过这个平衡小车实现的原理其实是在人们生活中的经验得来的;如果通过简单的练习,一般人可以通过自己的手指把木棒直立而不倒的放在指尖上,所以练习的时候,需要学会的两个条件：一是放在指尖上可以移动,二是通过眼睛观察木棒的倾斜角度和倾斜趋势角速度;通过手指的移动去抵消木棒倾斜的角度和趋势,使得木棒能直立不倒;这样的条件是不可以缺一的,实际上加入这两个条件,控制过程中就是负反馈机制;而世界上没有任何一个人可以蒙眼不看,就可以直立木棒的,因为没有眼睛的负反馈,就不知道笔的倾斜角度和趋势;这整个过程可以用一个执行式表达：平衡小车也是这样的过程,通过负反馈实现平衡;与上面保持木棒直立比较则相对简单,因为小车有两个轮子着地,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;所以根据上述的原理,通过测量小车的倾角和倾角速度控制小车车轮的加速度来消除小车的倾角;因此,小车倾角以及倾角速度的测量成为控制小车直立的关键;我们的平衡小车使用了测量倾角和倾角速度的集成传感器陀螺仪-MPU6050二、角度物理分析PD算法图1图2控制平衡小车,使得它作加速运动;这样站在小车上非惯性系,以车轮作为坐标原点分析倒立摆受力,它就会受到额外的惯性力,该力与车轮的加速度方向相反,大小成正比;这样倒立摆如图2所受到的回复力为：公式1 F = mg sin θ-ma cos θ≈mg θ-mk1θ式1中,由于θ很小,所以进行了线性化;假设负反馈控制是车轮加速度a与偏角θ成正比,比例为k1;如果比例k1>g,g是重力加速度那么回复力的方向便于位移方向相反了;而为了让倒立摆能够尽快回到垂直位置稳定下来,还需要增加阻尼力;增加的阻尼力与偏角的速度成正比,方向相反,因此公式1可改为：F = mg θ-mk1θ -mk2θ`按照上述倒立摆的模型,可得出控制小车车轮加速度的算法：a =k1θ+k2θ` 式中θ为小车角度,θ`为角速度;k1 k2都是比例系数根据上述内容,建立速度的比例微分负反馈控制,根据基本控制理论讨论小车通过闭环控制保持稳定的条件这里需要对控制理论有基本了解;假设外力干扰引起车模产生角加速度xt;沿着垂直于车模地盘方向进行受力分析,可以得到车模倾角与车轮运动加速度以及外力干扰加速度atxt之间的运动方程;如图3所示;图3在角度反馈控制中,与角度成比例的控制量是称为比例控制；与角速度成比例的控制量称为微分控制角速度是角度的微分;因此上面系数k1,k2分别称为比例和微分控制参数;其中微分参数相当于阻尼力,可以有效抑制车模震荡;通过微分抑制控制震荡的思想在后面的速度和方向控制中也同样适用;总结控制车模直立稳定的条件如下：1能够精确测量车模倾角θ的大小和角速度θ'的大小；2可以控制车轮的加速度;上述控制实际结果是小车与地面不是严格垂直,而是存在一个对应的倾角;在重力的作用下,小车会朝着一个方面加速前进;为了保持小车的静止或者匀速运动需要消除这个安装误差;在实际小车制作过程中需要进行机械调整和软件参数设置;另外需要通过软件中的速度控制来实现速度的稳定性;在小车角度控制中出现的小车倾角偏差,使得小车在倾斜的方向上产生加速;这个结果可以用来进行小车的速度控制;下面将利用这个原理来调节小车的速度;三、测速物理模型建立数学模型传递函数PD算法假设小车在上面直立控制调节下已经能够保持平衡了,但是由于安装误差,传感器实际测量的角度与车模角度有偏差,因此小车实际不是保持与地面垂直,而是存在一个倾角;在重力的作用下,小车就会朝倾斜的方向加速前进;控制速度只要通过控制小车的倾角就可以实现了;具体实现需要解决三个问题：1如何测量小车速度2如何通过小车直立控制实现小车倾角的改变3如何根据速度误差控制小车倾角第一个问题可以通过安装在电机输出轴上的光码盘来测量得到小车的车轮速度;如图4所示;利用控制单片机的计数器测量在固定时间间隔内速度脉冲信号的个数可以反映电机的转速;图4第二个问题可以通过角度控制给定值来解决;给定小车直立控制的设定值,在角度控制调节下,小车将会自动维持在一个角度;通过前面小车直立控制算法可以知道,小车倾角最终是跟踪重力加速度Z轴的角度;因此小车的倾角给定值与重力加速度Z轴角度相减,便可以最终决定小车的倾角第三个问题分析起来相对比较困难,远比直观进行速度负反馈分析复杂;首先对一个简单例子进行分析;假设小车开始保持静止,然后增加给定速度,为此需要小车往前倾斜以便获得加速度;在小车直立控制下,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,使得小车往前倾角需要更大;如此循环,小车很快就会倾倒;原本利用负反馈进行速度控制反而成了“正”反馈;为什么负反馈控制在这儿失灵了呢原来在直立控制下的小车速度与小车倾角之间传递函数具有非最小相位特性在此省略了分析,在反馈控制下容易造成系统的不稳定性;为了保证系统稳定,往往取的小车倾角控制时间常数Tz很大;这样便会引起系统产生两个共轭极点,而且极点的实部变得很小,使得系统的速度控制会产生的震荡现象;这个现象在实际参数整定的时候可以观察到;那么如何消除速度控制过程中的震荡呢要解决控制震荡问题,在前面的小车角度控制中已经有了经验,那就是在控制反馈中增加速度微分控制;但由于车轮的速度反馈信号中往往存在着噪声,对速度进行微分运算会进一步加大噪声的影响;为此需要对上面控制方法进行改进;原系统中倾角调整过程时间常数往往很大,因此可以将该系统近似为一个积分环节;将原来的微分环节和这个积分环节合并,形成一个比例控制环节;这样可以保持系统控制传递函数不变,同时避免了微分计算;但在控制反馈中,只是使用反馈信号的比例和微分,没有利误差积分,所以最终这个速度控制是有残差的控制;但是直接引入误差积分控制环节,会增加系统的复杂度,为此就不再增加积分控制,而是通过与角度控制相结合后在进行改进;要求小车在原地停止,速度为0;但是由于采用的是比例控制,如果此时陀螺仪有漂移,或者加速度传感器安装有误差,最终小车倾角不会最终调整到0,小车会朝着倾斜的方向恒速运行下去;注意此时车模不会像没有速度控制那样加速运行了,但是速度不会最终为0;为了消除这个误差,可以将小车倾角设定量直接积分补偿在角度控制输出中,这样就会彻底消除速度控制误差;第二点,由于加入了速度控制,它可以补偿陀螺仪和重力加速度的漂移和误差;所以此时重力加速度传感器实际上没有必要了;此时小车在控制启动的时候,需要保持小车的垂直状态;此时陀螺仪的积分角度也初始化为0;当然如果电路中已经包括了重力加速度传感器,也可以保留这部分,从而提高小车的稳定性;在后面的最终给定的控制方案中,保留了这部分的控制回路;四、转向控制PD算法通过左右电机速度差驱动小车转向消除小车距离道路中心的偏差;通过调整小车的方向,再加上车前行运动,可以逐步消除小车距离中心线的距离差别;这个过程是一个积分过程,因此小车差动控制一般只需要进行简单的比例控制就可以完成小车方向控制;但是由于小车本身安装有电池等比较重的物体,具有很大的转动惯量,在调整过程中会出现小车转向过冲现象,如果不加以抑制,会使得小车过度转向而倒下;根据前面角度和速度控制的经验,为了消除小车方向控制中的过冲,需要增加微分控制;五、全方案整合通过上面介绍,将车模直立行走主要的控制算法集中起来,如图5图5为了实现小车直立行走,需要采集如下信号：1小车倾角速度陀螺仪信号,获得小车的倾角和角速度;2 重力加速度信号z轴信号,补偿陀螺仪的漂移;该信号可以省略,有速度控制替代;3 小车电机转速脉冲信号,获得小车运动速度,进行速度控制;4 小车转动速度陀螺仪信号,获得小车转向角速度,进行方向控制;在小车控制中的直立、速度和方向控制三个环节中,都使用了比例微分PD控制,这三种控制算法的输出量最终通过叠加通过电机运动来完成;（1）小车直立控制：使用小车倾角的PD比例、微分控制；g_fAngleControlOut = g_fCarAngle g_fCarAngle_P + \ gyro0 g_fCarAngle_D ;（2）小车速度控制：使用PD比例、微分控制；g_fSpeedControlOutNew = CAR_SPEED_SET - g_fCarSpeed g_fCarSpeed_P +\CAR_POSITION_SET - g_fCarPosition g_fCarSpeed_I; （3）小车方向控制：使用PD比例、微分控制;speednow=-speedtarget -gyro2 ;可通过单片机软件实现上述控制算法;在上面控制过程中,车模的角度控制和方向控制都是直接将输出电压叠加后控制电机的转速实现的;而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;六、PID算法图6控制相关的软件函数包括：1.AngleCalculate：小车倾角计算函数;根据采集到的陀螺仪和重力加速度传感器的数值计算小车角度和角速度;如果这部分的算法由外部一个运放实现,那么采集得到的直接是小车的角度和角速度,这部分算法可以省略;该函数是每5毫秒调用一次;2.AngelControl：小车直立控制函数;根据小车角度和角速度计算小车电机的控制量;直立控制是5毫秒调用一次;3.SpeedControl：小车速度控制函数;根据小车采集到的电机转速和速度设定值,计算电机的控制量;该函数是40毫秒调用一次;4.MotorOutput：电机输出量汇集函数;根据前面的直立控制、速度控制和方向控制所得到的控制量进行叠加,分别得到左右两个电极的输出电压控制量;对叠加后的输出量进行饱和处理;函数调用周期5毫秒;在此请大家注意速度控制量叠加的极性是负;5.MotorSpeedOut：电机PWM输出计算函数;根据左右两个电极的输出控制量的正负极性,叠加上一个小的死区数值,克服车模机械静态摩擦力;函数调用周期5毫秒;6.SetMotorVoltage：PWM输出函数：根据两个电机的输出量,计算出PWM控制寄存器的数值,设置四个PWM控制寄存器的数值;函数调用周期1毫秒;以上9个函数都是在1毫秒中断服务中进行被相互调用的;下图显示了这些函数之间的调用与参数传递关系;在个函数附近也表明了调用的周期;7.Chaoshengbo：加入超声波壁障模块：根据前方障碍物的距离检测,一旦检测到后,通过直接PWM值输出g_fchaoshengbooutput,相障碍物反方上运动,无需算法实现;每30毫秒调用一次;七、程序只给出一部分内容1 时序总算法void SysTick_Handlervoid //5ms定时器{BST_u8MainEventCount++; //总循环计数值BST_u8trig++;BST_u8SpeedControlCount++; //小车速度控制调用计数值GetMotorPulse; //脉冲计算函数BST_u8SpeedControlPeriod++;BST_u8DirectionControlPeriod++; //转向平滑输出计算比例值BST_u8DirectionControlCount++;AngleControl; //角度PD控制PWNM输出MotorOutput; //小车总PWM输出ifBST_u8trig>=2{UltrasonicWave_StartMeasure; //调用超声波发送程序给Trig脚<10us 高电平chaoshengbo; //计算超声波测距距离BST_u8trig=0;}ifBST_u8SpeedControlCount>=8 //当计数值8时,即总系统运行40ms时候每10个角度PWM输出中融入1个速度PWM输出,这样能保持速度PID输出不干扰角度PID输出,从而影响小车平衡{SpeedControl; //车模速度控制函数每40ms调用一次BST_u8SpeedControlCount=0; //小车速度控制调用计数值清零BST_u8SpeedControlPeriod=0; //平滑输出比例值清零}}（2）平衡程序/函数名称: SpeedControl功能描述: 速度环控制函数/void SpeedControlvoid{BST_fCarSpeed = BST_s32LeftMotorPulseSigma +BST_s32RightMotorPulseSigma ;// ; //左右电机脉冲数平均值作为小车当前车速//sumamm = BST_s32LeftMotorPulseSigma + BST_s32RightMotorPulseSigma ;BST_s32LeftMotorPulseSigma =BST_s32RightMotorPulseSigma = 0; //全局变量注意及时清零BST_fCarSpeedOld = ;BST_fCarSpeedOld +=BST_fCarSpeed;//BST_fCarSpeed = BST_fCarSpeedOld + BST_fCarSpeed ; //速度一阶滤波BST_fCarPosition += BST_fCarSpeedOld; //路程即速度积分1/11 3:03 BST_fCarPosition += BST_fBluetoothSpeed; //融合蓝牙给定速度BST_fCarPosition += fchaoshengbo; //融合超声波给定速度ifstopflag==1{BST_fCarPosition=0;}//积分上限设限//ifs32BST_fCarPosition > CAR_POSITION_MAX BST_fCarPosition =CAR_POSITION_MAX;ifs32BST_fCarPosition < CAR_POSITION_MIN BST_fCarPosition =CAR_POSITION_MIN;BST_fSpeedControlOutNew = BST_fCarSpeedOld -CAR_SPEED_SETBST_fCarSpeed_P + BST_fCarPosition - CAR_POSITION_SET BST_fCarSpeed_I; //速度PI 算法速度P +位移I=速度PWM输出}void SpeedControlOutputvoid//速度平滑输出函数{float fValue;fValue = BST_fSpeedControlOutNew - BST_fSpeedControlOutOld ;BST_fSpeedControlOut = fValue BST_u8SpeedControlPeriod + 1 /SPEED_CONTROL_PERIOD + BST_fSpeedControlOutOld; //转向平滑输出计算公式}（3）蓝牙以及超声波/函数名称: BluetoothControl功能描述: 蓝牙控制函数手机发送内容前：0x01 后：0x02左：0x04 右：0x03停止：0x07功能键：旋转左旋转:0x05 右旋转：0x06停转：0x07输入:输出:/void USART3_IRQHandlervoid{u8 ucBluetoothV alue;ifUSART3->SR&1<<5//接收到数据{ucBluetoothValue =USART3->DR;USART_ClearFlagUSART3,USART_FLAG_RXNE;//USART_ClearITPendingBitUSART3, USART_IT_RXNE; //清除中断标志ifucBluetoothValue<10{switch ucBluetoothV alue{case 0x01 : BST_fBluetoothSpeed = 3000 ;chaoflag=1; break; //向前速度250case 0x02 : BST_fBluetoothSpeed = -3000;chaoflag=1; break; //后退速度-250case 0x03 : BST_fBluetoothDirectionNew= -300; chaoflag=1;break ;//左旋case 0x04 : BST_fBluetoothDirectionNew= 300; chaoflag=1;break ;//右旋转case 0x05 : BST_fBluetoothDirectionNew= driectionxco; chaoflag=1;break ;//左旋case 0x06 : BST_fBluetoothDirectionNew= -driectionxco; chaoflag=1;break ;//右旋转case 0x07 : BST_fBluetoothDirectionL =0; BST_fBluetoothDirectionR = 0;BST_fBluetoothDirectionSL =0; BST_fBluetoothDirectionSR =0;fchaoshengbo=0;BST_fBluetoothDirectionNew=0;btcount1=0;chaoflag=0; break; //停case 0x08 : BST_fBluetoothDirectionSL =0; BST_fBluetoothDirectionSR =0;directionl=0;directionr=0;btcount1=0;fchaoshengbo=0;BST_fBluetoothDirectionNew=0;chaoflag=0;break; //停旋转case 0x09 : BST_fBluetoothSpeed = 0 ; break;default : BST_fBluetoothSpeed = 0;BST_fBluetoothDirectionL=BST_fBluetoothDirectionR =0;BST_fBluetoothDirectionSR=BST_fBluetoothDirectionSL=0;btcount1=0;chaoflag=0;break;}}else ifucBluetoothV alue<64&ucBluetoothValue>9{BST_fCarAngle_P=ucBluetoothValue;}else ifucBluetoothV alue<128&ucBluetoothValue>64{BST_fCarAngle_D=ucBluetoothValue-64;}else ifucBluetoothV alue<192&ucBluetoothValue>128{BST_fCarSpeed_P=ucBluetoothValue-128;}else ifucBluetoothV alue<256&ucBluetoothValue>192{BST_fCarSpeed_I=ucBluetoothValue-192;}}}/超声波距离计算/void chaoshengbovoid{ifchaoflag==0{juli=TIM_GetCounterTIM1534/;ifjuli<= //判断若距离小于8cm,小车输出向后PWM值;{fchaoshengbo= -300;}else ifjuli>=5&juli<=8{fchaoshengbo=300;}else fchaoshengbo=0; //距离大于8cm ,超声波PWM输出为0}}STM32 智能平衡小车。
平衡小车原理
平衡小车原理
平衡小车原理是指通过一定的控制方式使小车能够在速度、角度等方面保持平衡的一种技术。
平衡小车通常由一个车身和两个电机组成，车身上设有惯性测量传感器，用于测量小车的倾斜角度。
根据测量得到的倾斜角度，通过控制电机的转动来实现平衡。
平衡小车原理的核心是通过反馈控制系统来实时调整电机的输出力矩，使小车保持平衡。
当小车倾斜时，惯性测量传感器会检测到倾斜角度的变化，并将此信息传送给控制系统。
控制系统根据传感器的信号来计算出电机的输出力矩，进而控制电机的转动。
通过调整电机的转动速度和方向，控制系统可以实现对小车的平衡控制。
具体而言，当小车向前倾斜时，控制系统会增加后面电机的输出力矩，使其转动速度加快，产生向前的力，从而抵消小车的倾斜；反之，当小车向后倾斜时，控制系统会增加前面电机的输出力矩。
通过不断的调整，控制系统能够实现对小车的平衡控制，使其能够保持平稳行驶。
除了倾斜角度的控制，平衡小车还需要进行速度和角度的调整。
当需要小车前进或后退时，控制系统会相应地调整电机的输出力矩和转动方向，使小车能够按照所需的速度和方向运动。
当需要小车转弯时，控制系统会通过不同的力矩分配来实现转向控制。
综上所述，平衡小车原理是通过反馈控制系统来实现对小车倾
斜角度、速度和角度的实时调整，从而实现小车的平衡控制。
这一原理在实际应用中有着广泛的应用，如物流仓储、巡检机器人等领域，为人们的生产生活带来了便利。
平衡小车资料
平衡小车平衡小车是一种集机械、电子和控制技术于一体的智能设备，它具有出色的平衡能力和运动控制能力。
平衡小车的出现让人们领略到了现代科技的魅力，也为我们展示了人类对技术的探索和创新精神。
技术原理平衡小车的核心技术是基于倒立摆原理的控制系统。
通过陀螺仪感应车体的倾斜角度，控制系统调整电机的转速来保持车体平衡。
当车体向前倾斜时，电机会增加功率使车体向后运动，反之亦然，从而使得车体能够保持平衡状态。
这一原理是平衡小车得以实现稳定行驶的关键。
发展历程平衡小车的发展经历了多个阶段。
最初的平衡小车是基于传统的PID控制算法设计的，虽然能够实现基本的平衡功能，但对于复杂环境和动作的适应性有限。
随着深度学习和神经网络技术的发展，现代平衡小车采用了更加智能化的控制系统，不仅能够更好地适应各种环境和动作，还能够实现更加精准的平衡控制。
应用领域平衡小车在各个领域都有着广泛的应用。
在工业领域，平衡小车可以用于物料运输和搬运，提高了工作效率和安全性。
在科研领域，平衡小车可以作为实验工具，帮助研究人员进行机器人控制和智能算法的研究。
此外，平衡小车还经常出现在教育和娱乐领域，成为人们学习和娱乐的好帮手。
未来展望随着人工智能和机器学习技术的不断发展，平衡小车的性能和功能将会不断提升。
未来的平衡小车可能会具备更加复杂的运动能力和智能化的控制系统，可以应用于更多的领域，为人们的生活带来更多的便利和乐趣。
以上是关于平衡小车的一些介绍，这一智能设备的出现让我们看到了科技的不断进步和创新，也给我们展示了人类对技术探索的不懈追求。
希望未来平衡小车能够发展得更加广泛和深入，带来更多的惊喜和便利。
两轮自平衡小车毕业设计
两轮自平衡小车毕业设计毕业设计题目：两轮自平衡小车设计一、毕业设计背景与意义目前，智能机器人技术已经在各个领域得到广泛的应用，其中自平衡小车是一种非常具有代表性的机器人。
自平衡小车能够通过自身的控制系统来保持平衡姿态，并能够实现各种转向和动作。
因此，自平衡小车不仅能够广泛应用于工业生产中，还可以成为搬运、巡逻和助力等领域的优秀协助工具。
本毕业设计的目标是设计和实现一种能够自动控制、实现平衡的两轮自平衡小车。
通过这个设计，进一步探究并研究自平衡技术的原理及应用，增加对机器人控制系统和传感器的理解，提高对计算机控制和嵌入式系统的应用能力。
二、毕业设计的主要内容和任务1.研究和调研a)研究两轮自平衡小车的构造和原理；b)调研目前市场上相关产品，并分析其特点和存在的问题。
2.模块设计a)根据研究结果，设计自平衡小车的主要模块，包括平衡控制模块、动作控制模块和传感器模块；b)设计相关控制算法和策略，使小车能够保持平衡并能够实现转向和动作。
3.硬件搭建和调试a)根据模块设计的结果，搭建小车的硬件系统，包括选择适用的电机、陀螺仪、加速度计等；b)进行相应的调试和优化，保证小车的平衡和动作控制能力。
4.软件开发和系统集成a)开发小车的控制系统软件，包括实时控制系统和传感器数据处理等；b)将硬件系统和软件系统进行有机地集成，实现小车的平衡和动作控制。
5.实验和测试a)进行实验测试，验证设计的有效性和稳定性；b)进行相关的性能测试和比较研究。
三、设计预期成果1.自平衡小车的系统设计和实现，能够平衡姿态并能够实现转向和动作控制；2.控制系统软件的开发和优化，实现小车的实时控制和数据处理；3.相关模块和算法的设计和实现，如平衡控制模块和动作控制模块；4.实验和测试结果的总结和分析；5.毕业设计报告的撰写。
四、设计周期和工作安排1.阶段1：研究和调研阶段（1周）2.阶段2：模块设计阶段（2周）3.阶段3：硬件搭建和调试阶段（2周）4.阶段4：软件开发和系统集成阶段（2周）5.阶段5：实验和测试阶段（1周）6.阶段6：总结和报告撰写阶段（2周）五、预期解决的关键问题和技术难点1.小车平衡控制算法的设计和优化；2.小车动作控制算法的设计和优化；3.小车硬件系统与软件系统的有效集成；4.多个传感器数据的处理和融合。
自平衡小车原理
自平衡小车原理自平衡小车是一种能够在没有外部支撑的情况下保持平衡的机器人。
它通常由一个底盘、两个驱动轮和一个陀螺仪组成。
自平衡小车的原理基于控制系统和反馈机制，通过不断调整驱动轮的转速来保持平衡。
自平衡小车的核心原理是借助陀螺仪来感知车身的倾斜角度，并通过控制系统对驱动轮进行调整，使车身保持平衡。
陀螺仪是一种能够感知角速度和角度的传感器，它通常由一个旋转的陀螺和一个加速度计组成。
当车身倾斜时，陀螺仪会感知到角度的变化，并将这个信息传递给控制系统。
控制系统是自平衡小车的大脑，它根据陀螺仪的反馈信息来决定如何调整驱动轮的转速。
控制系统通常由一个微处理器和一些传感器组成，它能够实时地处理陀螺仪的数据，并根据预设的算法来控制驱动轮的转速。
当车身倾斜时，控制系统会根据倾斜的方向和角度来调整驱动轮的转速，使车身恢复平衡。
反馈机制是自平衡小车实现平衡的关键。
它通过不断地调整驱动轮的转速来实现平衡。
当车身倾斜时，陀螺仪会感知到这个倾斜角度，并将这个信息传递给控制系统。
控制系统根据这个信息来决定如何调整驱动轮的转速，使车身恢复平衡。
如果车身倾斜得更厉害，控制系统会加大驱动轮的转速，以加快恢复平衡的速度。
反之，如果车身倾斜得较轻，控制系统会减小驱动轮的转速，以保持平衡。
自平衡小车的原理还涉及到一些物理学的知识。
例如，车身倾斜时会产生一个力矩，这个力矩会使车身继续倾斜。
为了抵消这个力矩，驱动轮需要产生一个相反的力矩。
这个力矩可以通过调整驱动轮的转速来实现。
当驱动轮的转速不同，它们会产生不同的力矩，从而使车身恢复平衡。
除了陀螺仪和控制系统，自平衡小车还需要一些其他的组件来实现平衡。
例如，驱动轮通常由电机驱动，电机的转速可以通过控制电流来调整。
此外，自平衡小车还需要一些传感器来感知环境，例如红外线传感器、超声波传感器等。
这些传感器可以帮助自平衡小车避免障碍物，保持安全。
总结起来，自平衡小车的原理是基于控制系统和反馈机制。
嵌入式平衡小车实训报告
一、引言随着科技的发展，嵌入式系统在各个领域的应用越来越广泛。
平衡小车作为嵌入式系统的一个典型应用，具有很高的实用价值和研究价值。
本实训报告将详细阐述平衡小车的原理、硬件设计、软件设计以及调试过程。
二、平衡小车原理平衡小车是一种能够自主保持平衡的智能机器人，其核心原理是利用PID控制算法和陀螺仪传感器。
当小车发生倾斜时，陀螺仪会检测到倾斜角度，通过PID算法计算出电机驱动的PWM信号，从而调整电机转速，使小车恢复平衡。
三、硬件设计1. 主控芯片：选用STM32F103C8T6作为主控芯片，该芯片具有丰富的片上资源，性能稳定。
2. 传感器：选用MPU6050六轴加速度陀螺仪，用于检测小车的倾斜角度。
3. 电机驱动模块：选用DRV8833电机驱动模块，用于驱动直流减速电机。
4. 电机：选用MG315减速电机，具有较大的扭矩和转速。
5. 电源模块：选用DC-DC转换模块，将12V电源转换为5V电源，为各个模块供电。
6. PCB板：设计PCB板，将各个模块焊接在板上，确保电路连接可靠。
四、软件设计1. PID控制算法：根据平衡小车的需求，设计PID控制算法，包括比例、积分和微分三个环节。
2. 陀螺仪数据读取：编写程序读取MPU6050传感器的数据，包括加速度、角速度和倾斜角度。
3. 电机驱动控制：根据PID算法计算出的PWM信号，控制DRV8833电机驱动模块，驱动MG315减速电机。
4. 主程序设计：编写主程序，实现数据读取、PID算法计算、电机驱动控制等功能。
五、调试过程1. 硬件调试：检查各个模块的连接是否正确，确保电路连接可靠。
2. 软件调试：编写程序，实现数据读取、PID算法计算、电机驱动控制等功能。
3. 平衡调试：调整PID参数，使小车在倾斜时能够快速恢复平衡。
4. 性能优化：对程序进行优化，提高小车的响应速度和稳定性。
六、实验结果与分析1. 实验结果：通过调整PID参数，使小车在倾斜时能够快速恢复平衡，表现出良好的动态性能。
平衡小车平衡原理介绍
平衡小车平衡原理介绍平衡小车是一种能够自主实现平衡的机器人车辆。
它的设计原理基于倒立摆控制理论和PID控制算法。
倒立摆是一个经典的控制系统问题，其中一个质点位于一个可以自由旋转的杆的末端，通过控制杆的旋转来使质点保持平衡。
平衡小车的设计就是将这个控制系统原理应用到一个小车上，通过控制小车的前后倾斜来保持平衡。
平衡小车的核心部件是陀螺仪和电机，陀螺仪用于检测小车的倾斜角度，电机用于控制小车的运动。
陀螺仪通常由一个旋转的发光二极管和一个光电传感器组成，当小车倾斜时，发光二极管的旋转速度会发生变化，光电传感器通过检测这个变化来确定小车的倾斜角度。
根据陀螺仪检测到的倾斜角度，控制系统会计算出需要施加在小车上的力矩，然后通过电机来施加这个力矩，使小车保持平衡。
PID控制算法是控制系统中常用的一种调节方法，它通过比较实际输出值和期望输出值的差距，计算出一个控制量来调节系统的输入，使输出尽量接近期望值。
在平衡小车中，PID控制算法根据陀螺仪检测到的倾斜角度来计算出需要施加在小车上的力矩。
计算过程中需要用到三个参数：比例增益（P）、积分时间（I）和微分时间（D）。
比例增益决定了控制量与误差的线性关系，积分时间决定了积分效果的持续时间，微分时间决定了微分效应对控制量的影响。
通过调节这些参数，可以优化控制系统的响应速度和稳定性。
平衡小车的控制系统通常采用闭环控制方式，即系统的输入受到输出的影响。
在控制过程中，控制系统会不断地检测小车的倾斜角度，计算出需要施加在小车上的力矩，并通过电机来实现这个力矩。
控制系统会不断地修正小车的倾斜角度，使其保持在一个稳定的范围内，并自动调节控制量来保持平衡。
然而，平衡小车的平衡原理并不代表它是完美无缺的。
由于存在各种系统误差和外界干扰，平衡小车仍然有可能失去平衡或者发生抖动。
为了提高平衡小车的性能，可以采用一些控制策略，如模糊控制、遗传算法等。
此外，还可以利用传感器反馈和滤波技术来降低系统噪声和干扰对控制系统造成的影响。
平衡小车工作总结报告
平衡小车工作总结报告
近年来，平衡小车在科技领域得到了广泛的应用和发展。
作为一种智能机器人，平衡小车在工业生产、物流运输、医疗护理等领域发挥着重要作用。
在我们的工作中，我们对平衡小车的工作原理和性能进行了深入的研究和总结，现将工作总结报告如下：
一、工作原理。
平衡小车采用了先进的传感器和控制系统，通过对车身倾斜角度的实时监测和
控制，使小车能够保持平衡状态。
其中，陀螺仪、加速度计和编码器等传感器起到了至关重要的作用，能够准确地感知小车的姿态和运动状态，为控制系统提供必要的数据支持。
二、性能分析。
在对平衡小车的性能进行分析时，我们主要从稳定性、速度、负载能力和能耗
等方面进行了评估。
通过实验和测试，我们发现平衡小车在保持稳定状态的同时，能够实现灵活的转向和高速运动，具有较强的适应性和灵活性。
同时，小车的负载能力也得到了有效的提升，能够满足不同场景下的需求。
在能耗方面，我们采用了一系列的优化措施，有效降低了小车的能耗，提高了工作效率。
三、应用展望。
基于对平衡小车工作原理和性能的深入了解，我们对其未来的应用展望进行了
分析。
我们认为，平衡小车将在工业自动化、物流配送、医疗护理等领域发挥越来越重要的作用。
随着技术的不断进步和创新，平衡小车的性能将得到进一步提升，应用场景也将不断扩大，为人们的生产生活带来更多的便利和效益。
总的来说，平衡小车作为一种智能机器人，具有广阔的发展前景和应用空间。
我们将继续深入研究和探索，不断完善其工作性能和应用功能，为推动智能制造和智能物流发展做出更大的贡献。
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)。
平衡小车的项目背景
平衡小车的项目背景
近年来，两轮自平衡小车的研究开始在美国、日本、瑞士等国得到迅速的发展。
建立了多个实验原机型，提出来众多解决平衡控制的方案，并对原机型的自动平衡性能与运动特性进行了验证。
通过对两轮自平衡系统的改造，可快速方便的应用到众多环境中去，如承载、运输、代步等。
这其中蕴藏着巨大的商机，相应有些国外公司现在已经推出了商业化产品，并且已经投放到了市场。
意义：两轮自平衡小车两轮共轴、独立驱动、车身重中心位于车轮轴上方，通过运动保持平衡，可以直立运动，因为特别的结构，它对于地形的变化有很强的适应能力，有着良好的运动性能，能够在比较复杂的环境里面的工作，和传统的轮式移动机器人相比较，有更加灵活易变的移动轨迹很好地弥补了传统多轮布局；具有占地面积小的优点，车的结构上有很大的简化，可以把车做的更轻更小；着较小的驱动功率,驱动功率较小，为电池长时间供电提供了可能，为环保轻型车提供了一种新的思路。
鉴于这些点，两轮自平衡小车有着相当广泛的应用前景。
平衡小车平衡原理介绍
平衡原理一、平衡小车原理平衡小车是通过两个电机运动下实现小车不倒下直立行走的多功能智能小车，在外力的推拉下，小车依然保持不倒下。
这么一说可能还没有很直观的了解究竟什么是平衡小车，不过这个平衡小车实现的原理其实是在人们生活中的经验得来的。
如果通过简单的练习，一般人可以通过自己的手指把木棒直立而不倒的放在指尖上，所以练习的时候，需要学会的两个条件：一是放在指尖上可以移动，二是通过眼睛观察木棒的倾斜角度和倾斜趋势（角速度）。
通过手指的移动去抵消木棒倾斜的角度和趋势，使得木棒能直立不倒。
这样的条件是不可以缺一的，实际上加入这两个条件，控制过程中就是负反馈机制。
而世界上没有任何一个人可以蒙眼不看，就可以直立木棒的，因为没有眼睛的负反馈，就不知道笔的倾斜角度和趋势。
这整个过程可以用一个执行式表达：平衡小车也是这样的过程，通过负反馈实现平衡。
与上面保持木棒直立比较则相对简单，因为小车有两个轮子着地，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。
所以根据上述的原理，通过测量小车的倾角和倾角速度控制小车车轮的加速度来消除小车的倾角。
因此，小车倾角以及倾角速度的测量成为控制小车直立的关键。
我们的平衡小车使用了测量倾角和倾角速度的集成传感器陀螺仪-MPU6050二、角度（物理分析PD算法）图1图2控制平衡小车，使得它作加速运动。
这样站在小车上（非惯性系，以车轮作为坐标原点）分析倒立摆受力，它就会受到额外的惯性力，该力与车轮的加速度方向相反，大小成正比。
这样倒立摆(如图2)所受到的回复力为：公式1 F = mg sin θ-ma cos θ≈mg θ-mk1θ式1中，由于θ很小，所以进行了线性化。
假设负反馈控制是车轮加速度a与偏角θ成正比，比例为k1。
如果比例k1>g，（g是重力加速度）那么回复力的方向便于位移方向相反了。
而为了让倒立摆能够尽快回到垂直位置稳定下来，还需要增加阻尼力。
平衡小车平衡原理介绍
平衡原理一、平衡小车原理平衡小车就是通过两个电机运动下实现小车不倒下直立行走得多功能智能小车，在外力得推拉下,小车依然保持不倒下.这么一说可能还没有很直观得了解究竟什么就是平衡小车，不过这个平衡小车实现得原理其实就是在人们生活中得经验得来得.如果通过简单得练习,一般人可以通过自己得手指把木棒直立而不倒得放在指尖上,所以练习得时候，需要学会得两个条件:一就是放在指尖上可以移动，二就是通过眼睛观察木棒得倾斜角度与倾斜趋势（角速度）.通过手指得移动去抵消木棒倾斜得角度与趋势,使得木棒能直立不倒.这样得条件就是不可以缺一得，实际上加入这两个条件,控制过程中就就是负反馈机制.而世界上没有任何一个人可以蒙眼不瞧,就可以直立木棒得,因为没有眼睛得负反馈,就不知道笔得倾斜角度与趋势。
这整个过程可以用一个执行式表达：平衡小车也就是这样得过程,通过负反馈实现平衡.与上面保持木棒直立比较则相对简单，因为小车有两个轮子着地，车体只会在轮子滚动得方向上发生倾斜。
控制轮子转动，抵消在一个维度上倾斜得趋势便可以保持车体平衡了。
所以根据上述得原理,通过测量小车得倾角与倾角速度控制小车车轮得加速度来消除小车得倾角。
因此,小车倾角以及倾角速度得测量成为控制小车直立得关键。
我们得平衡小车使用了测量倾角与倾角速度得集成传感器陀螺仪－MPU6050二、角度（物理分析PD算法）图1图2控制平衡小车,使得它作加速运动。
这样站在小车上（非惯性系,以车轮作为坐标原点)分析倒立摆受力，它就会受到额外得惯性力,该力与车轮得加速度方向相反,大小成正比。
这样倒立摆(如图2）所受到得回复力为：公式１F = ｍｇ sin θ-ma cos θ≈ｍｇθ－mk1θ式１中，由于θ很小，所以进行了线性化。
假设负反馈控制就是车轮加速度a与偏角θ成正比,比例为ｋ1.如果比例k1>ｇ，（ｇ就是重力加速度)那么回复力得方向便于位移方向相反了。
而为了让倒立摆能够尽快回到垂直位置稳定下来，还需要增加阻尼力.增加得阻尼力与偏角得速度成正比，方向相反，因此公式1可改为：Ｆ = mg θ－ｍk1θ—mk2θ｀按照上述倒立摆得模型，可得出控制小车车轮加速度得算法:ａ =k１θ+ｋ2θ` 式中θ为小车角度,θ`为角速度。
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。
平衡小车项目技术验收指标
平衡小车项目技术验收指标
平衡小车是一种具有平衡控制能力的智能小车,它的技术验收指标可以从以下几个方面考虑：
1. 平衡能力：平衡小车的核心技术是实现车身的平衡控制,因此该项目的技术验收指标之一是车身的平衡能力。
可以通过测量平衡小车在不同状态下的倾斜角度和稳定性等参数来评估其平衡能力。
2. 控制算法：平衡小车的平衡控制是通过控制算法来实现的,因此项目的技术验收指标之一是控制算法的优化程度。
评估控制算法的方式可以是测量平衡小车在不同情况下的响应时间、精度、稳定性等参数。
3. 传感器精度：平衡小车需要通过搭载在车身上的加速度计、陀螺仪等传感器来测量车身状态信息,因此传感器的精度也是技术验收指标之一。
可以通过自行设计测试方案进行实验验证。
4. 增量式PID控制：平衡小车应用的PID调节方法有传统PID和增量式PID控制。
增量式PID控制更为实际,可有效地减少计算负荷和提升计算速度,也更加稳定可靠。
因此可以通过测量增量式PID控制的响应时间、精度和稳定性等参数来评估该项目。
5. 可靠性：平衡小车需要在不同的路面和环境下进行运行,因此项目的技术验收指标之一是其可靠性。
可以通过长时间运行、模拟路面震动等测试手段来评估该项目的可靠性。
6. 电池寿命：平衡小车需要搭载电池进行供电,因此电池寿命也是技术验收指标之一。
可以通过对电池进行循环放电、温度变化等实验验证,评估电池寿命。
基于磁场检测的自平衡巡线智能小车设计
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｏ ｆ ｓ ｅ ｌ ｆ － ｂ ａ ｌ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ ｔ ｒ ａ ｃ ｅ － ｋ ｅ ｅ ｐ ｉ ｎ ｇ ｓ ｍａ ｒ ｔ ｃ ａ ｒ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｉｅ ｆ ｌ ｄ
行 处 理 得 到 智 能 车 的 角速 度 和 倾 角 。 再通过 Ｐ Ｉ Ｄ 运 算 处 理 后 的 输 出控 制 智 能 车 的 平 衡 、 前进和转向。 实验 及 实 际 比赛 表明 ， 本 智 能 车 系统 可稳 定 运行 ， 具有速度快 ， 转向灵活 。 抗 干 扰 性 强 的特 点 。
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｅ Ｔ ｈ ｅ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ７ ｔ ｈ “ ｆ ｒ ｅ ｅ ｓ ｃ ａ ｌ ｅ ”ｃ ｕ ｐ ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｓ ｔ ｕ ｄ ｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｔ ｅ Ｕ ｉ ｇ ｅ ｎ ｔ ｃ ａ ｒ ｒ ａ ｃ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｍｐ ｅ ｔ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｓ ａ ｂ ａ ｃ ｋ ｇ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄ ， ｔ ａ ｋ ｅ ｔ ｈ ｅ ｆ ｒ ｅ ｅ ｓ ｅ ｌｅ ａ ＭＣ ９ Ｓ １ ２ ＸＳ １ ２ ８ ｍｉ ｅ ｍｅ ｏ ｎ ｔ ｏｌ ｒ ｌ ｅ ｒ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｒ ｅ ，ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｓ ａ ｋ ｉ ｎ ｄ ｏ ｆ ｓ ｅ ｌ ｆ － ｂ ａ ｌ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ ｐ ａ ｔ ｒ ｏ ｌ ｔ ｈ ｅ ｌ ｉ ｎ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｇ ｅ ｎ ｔ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ． ｈｅ Ｔ ｄ ｅ ｓ ｉ ｎ ｇ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ｓ ｕ ｐ ｓ ｉ ｄ ｅ ｄ ｏ ｗ ｎ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｓ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｓ ｕ ｓ ｐ ｅ ｎ ｄ ｓ ，ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｓ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ａ ｆ ｔ ｅ ｒ ｔ ｈ ｅ Ｋａ ｌ ｍａ ｎ Ｆ ｉ ｌ ｔ ｅ ｒ ａ ｌ ｇ ｏ ｉｔ ｒ ｈ ｍ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｇ ｙ ｒ ｏ ｓ ｃ ｏ ｐ ｅ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ａ ｅ ｅ ｅ ｌ ｅ ｒ ｏ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｏ ｕ ｔ ｐ ｕ ｔ ｓ ｉ ｎａ ｇ ｌ ｔ ｏ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｈｅ ｔ ａ ｎ ｇ ｕ ｌ ａ ｒ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｎｄ ａ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｃ ｌ ｉ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｎｇ ａ ｌ ｅ ｏ ｆ ｉ ｎ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｇ ｅ ｎ ｔ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ，ａ ｇ ａ ｉ ｎ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｔ ｈ ｅ Ｐ Ｉ Ｄ ｌｇ ａ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｉ ｎ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｇ ｅ ｎ ｔ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｋ ｅ ｅ ｐ ｂ ｌａ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ，ｇ ｏ ｆ ｏ ｒ ｗａ ｒ ｄ ａ ｎ ｄ ｔ ｕ ｒ ｎ ． ｈｅ Ｔ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｐ ｅ ｆ ｒ ｏ ｒ ｍａ ｎｃ ｅ ｉ ｎ ｃ ｏ ｍｐ ｅ ｔ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｉ ｓ ｓ ｔ ｅ ａ ｄ ｙ， ａ ｎ ｄ ｈｅ ｔ ｐ ｅ ｆ ｒ ｏ ｒ ｍａ ｎｃ ｅ ｏ ｆ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ， ｓ ｔ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ａ ｎ ｔ ｉ －
基于STM32F103RCT6两轮自平衡小车设计
设计思路
设计思路
两轮自平衡小车的设计主要包括底盘、动力系统、平衡系统等几个关键部分。 底盘设计：小车的底盘应具有足够的刚性和稳定性，以支撑上部结构并保持 平衡。我们选择铝合金材料制作底盘，并使用精密加工技术确保其精度和稳定性。
设计思路
动力系统设计：动力系统包括电机、电调、电池等组件，为小车提供运动所 需的能量。我们采用无刷电机作为驱动源，通过电子调速器（电调）控制电机转 速，实现小车的运动控制。
参考内容
引言
引言
智能小车作为移动机器人的一种形式，具有广泛的应用前景和研究价值。随 着嵌入式系统、传感器和技术的不断发展，智能小车的性能和功能也不断提升。 本次演示旨在基于STM32F103单片机设计一款智能小车，并实现对其速度和方向 的控制，提高小车的自主性和适应性。
关键词
关键词
智能小车、STM32F103单片机、传感器、控制算法、自主性、适应性
为了验证小车的性能和稳定性，我们进行了多项测试，包括平衡性测试、稳 定性测试等。
平衡性测试：我们通过在光滑的地面上和小型障碍物上测试小车的平衡性能， 发现小车能够在不同情况下保持稳定平衡状态。
测试与结果
稳定性测试：我们对小车进行了不同速度和不同地形条件的稳定性测试，以 检验小车在不同情况下的稳定性能。测试结果显示，小车在各种条件下均具有较 好的稳定性。
实现方法
硬件制作：硬件制作包括底盘和车轮的制作、电路板的焊接和传感器元件的 安装等。我们利用铝合金材料制作底盘，精确加工车轮，并在电路板上焊接了电 源管理芯片、电机驱动芯片和传感器接口电路。在制作过程中，我们注意保证各 部分的装配精度和连接可靠性，以确保小车的稳定性和耐用性。
测试与结果
测试与结果
细节描述
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蓝牙模块HC-06
L298N电机驱动 测速电机 导线
一个
一个 两个 若干
公对母杜邦线
亚克力板 电池（1.5V） Arduino下载线
若干
两块 两个一条
03
Part Three 框架图、流程图
整体框架图
Arduino
MPU6050
A4988 电机驱动 L298N 电机驱动模块
外部电源
蓝牙模块
系统流程图
THANKS
开始 否 是否接通电源 是 各元器件接通电源
L298N驱动电机 电机驱动模块 A4988
MPU6050电机驱动模块
arduino主板
小车启动，实 现自平衡
结束
04
Part Four 主要模块
Arduino Leonardo 核心板
编程软件为 arduino-1.0.5 ，接上 USB 线后，可以指定编程 软件。 实物图如下：
实物图：
蓝牙HC-06
实现手机与小车的连接，在未建立蓝牙连接时
支持通过AT指令设置波特率、名称、配对密码 等，设置的参数可掉电保存。 实物图：
05
Part Five 电路连接及小车实物
电路连接图
小车实物图
过程中的问题及解决办法
各模块连接不稳定
小车底盘不能稳定平衡
代码调试有错误
电机不能达到转速要求
L298N电机驱动
L298N 是 ST 公司生产的一种高 电压、大电流电机驱动芯片。内 含两个 H 桥的高电压大电流全桥 式驱动器，可以用来驱动直流电 动机和步进电动机、继电器线圈 等感性负载。 实物图如下：
MPU-6050三轴陀螺仪
内部集成了三轴加速度、三轴陀螺仪，同时支持了一个外 部12C接口可接一个第三方的 12C的地磁、气压等数字传 感器构成九轴整合，别具一格的自内拥有了一个数字运动 信号处理器 DMP, 具有强大的运算整合功能，并有可编程 的低通滤波器。
arduino 自平衡小车
创意描述
双轮 自平衡
智能 蓝牙控制
国内外小车背景
自平衡原理
01
Part One 功能
功能
前进
以及基于上述的衍 生功能（轻传物）
后退
右转
左转
02
Part Two 器件
器件 Arduino Leonardo 核心板 MPU6050三轴加速度计 车轮
个数 一个 一个 两个