双轮自平衡车设计报告.doc

双轮自平衡车设计报告学院…………..........班级……………………姓名………………..手机号…………………..姓名………………..手机号…………………..姓名………………..手机号…………………..。一般的人通过简单练习就可以让一个直木棒在手指尖上保持直立。这需要两个条件:一个是托着木棒的手掌可以移动;另一个是眼睛可以观察到木棒的倾斜角度和倾斜趋势(角速度)。通过手掌移动抵消木棒的倾斜角度和趋势,从而保持木棒的直立。这两个条件缺一不可,让木棒保持平衡的过程实际上就是控制中的负反馈控制。,要简单一些。因为小车是在一维上面保持平衡的,理想状态下,小车只需沿着轮胎方向前后移动保持平衡即可。,我们把小车偏离平衡位置的角度作为偏差;我们的目标是通过负反馈控制,让这个偏差接近于零。用比较通俗的话描述就是:小车往前倾时车轮要往前运动,小车往后倾时车轮要往后运动,让小车保持平衡。,如图4所示。在重力作用下,单摆受到和角度成正比,运动方向相反的回复力。而且在空气中运动的单摆,由于受到空气的阻尼力,单摆最终会停止在垂直平衡位置。空气的阻尼力与单摆运动速度成正比,方向相反。图4单摆及其运动曲线类比到我们的平衡小车,为了让小车能静止在平衡位置附近,我们不仅需要在电机上施加和倾角成正比的回复力,还需要增加和角速度成正比的阻尼力,阻尼力与运动方向相反。,我们还可以总结得到一些调试的技巧:比例控制是引入了回复力;微分控制是引入了阻尼力,微分系数与转动惯量有关。在小车质量一定的情况下,重心位置增高,因为需要的回复力减小,所以比例控制系数下降;转动惯量变大,所以微分控制系数增大。在小车重心位置一定的情况下,质量增大,因为需要的回复力增大,比例控制系数增大;转动惯量变大,所以微分控制系数增大。总体方案■■小容量增强型,32位基于ARM核心的带16或32K字节闪存的微控制器USB、CAN、6个定时器、2个ADC、6个通信接口功能。■内核:ARM32位的Cortex™-M3CPU−最高72MHz工作频率,()。−单周期乘法和硬件除法。■存储器−从16K到32K字节的闪存程序存储器。−从6K到10K字节的SRAM。■时钟、复位和电源管理−~。−上电/断电复位(POR/PDR)、可编程电压监测器(PVD)。−4~16MHz晶体振荡器。−内嵌经出厂调校的8MHz的RC振荡器。−产生CPU时钟的PLL−带校准功能的32kHzRTC振荡器■低功耗−睡眠、停机和待机模式−VBAT为RTC和后备寄存器供电■2个12位模数转换器,1μs转换时间(多达16个输入通道)−转换范围:−双采样和保持功能−温度传感器■DMA:−7通道DMA控制器−支持的外设:定时器、ADC、SPI、I2C和USART■多达80个快速I/O端口−26/37/51个I/O口,所有I/O口可以映像到16个外部中断;■板载一个L298N马达控制芯片和一个7805稳压芯片。■模块可以同时驱动2个直流电机或者一个五线四相式步进电机。■模块输入电压6~12V■常用的电机驱动功能够用切资料也很好找。■此六轴模块采用先进的数字滤波技术(卡尔曼滤波),能有效降低测量噪声,提高测量精度。模块内部集成了运动引擎DMP,获取四元数得到当前姿态。,稳定性极高,性能甚至优于某些专业的倾角仪!采用高精度的陀螺加速度计MPU6050通过IIC协议输出保证数据的准确性。■电压:3V~6V。电流:<10mA。体积::■测量维度:加速度:3维,角速度:3维,姿态角:3维■量程:加速度:±16g,角速度:±2000°/s。■分辨率:加速度:-5g,角速度:-3°/s。■稳定性:加速度:,°/s。■数据输出频率100Hz(波特率115200)/20Hz(波特率9600)。■波特率115200kps/9600kps。-05蓝牙主从一体模块■~;■支持AT指令集配置模块; ■采用CSR主流蓝牙芯片,; ■