平衡车原理和扑街解释.doc

平衡车原理和扑街解释摘要:说到仆街的原因或者原理,必须从平衡车的原理说起。本文为 buaa_ding o 原创一、自平衡基本原理所有前后方向具有自平衡功能的车辆,双轮或者独轮,都是基于倒立摆原理。自平衡车实际上是一个比较... 说到仆街的原因或者原理,必须从平衡车的原理说起。本文为 buaa_dingo 原创一、自平衡基本原理所有前后方向具有自平衡功能的车辆, 双轮或者独轮, 都是基于倒立摆原理。自平衡车实际上是一个比较简单的单级倒立摆系统, 只是由于有驾驶员的操纵, 为这个简单的单级倒立摆系统引入了一些非线性因素,但是也并不复杂。简单文字描述如下: 1 )最简单的自平衡车系统,包括控制器、姿态传感器和执行器(电机),以及必要的电源(电池)和结构零件(让小车组合在一起具备功能)。其中,控制器能够测量姿态传感器输出的姿态信息,并比较精确地控制电机运转;姿态传感器可以每秒输出 100-50 0 次姿态数据(俯仰、滚转、方向);执行器(电机)可以提供整车运动的动力。 2) 当驾驶者向前倾斜身体时, 会带动车子向前倾斜。此时控制器可通过姿态传感器感知到这个倾斜, 并命令电机向前旋转。这样, 驾驶者前倾的时候, 车子也会往前走, 从而“追上”打算往前倾倒的驾驶者,保持动态平衡。 3) 当驾驶者身体向后仰时, 会带动车子向后倾斜。此时控制器可通过姿态传感器感知到这个倾斜,并命令电机向后旋转。这样,驾驶者后仰的时候,车子也会往后走,从而“追上”打算向后倾倒的驾驶者,保持动态平衡。 4 )控制器每秒钟执行 100-500 次2、3 的过程,不停地测量车子姿态,不停地调整电机的转动方向和转速。这样就保持一个动态的平衡。不管驾驶者往前还是往后倾斜, 车子都会自动“追上”驾驶者,保持平衡。参考文献: 美国专利: Personal Mobility Vehicles and Methods , ,302,230 B1 , , 2001 中国专利: CN02807642- 使用重心及质量移位控制系统的车辆和方法, 2010 主要影响自平衡性能的几个因素是: 车子方面: 1) 电机的响应速度( 专业名词: 机械时间常数)2) 电机的扭矩和功率( 稍后详细分析) 3 )能源供应功率(电池的持续输出功率和最大输出功率) 4 )控制器的控制算法水平和反应时间 5 )轮胎抓地性能。驾驶者方面: 1 )驾驶习惯 2 )路况 3 )驾驶者对自己车子的了程度接下来逐一分析。========================================== 先说电机。大部分自平衡车产品都是用的无刷直流电机。主要是因为有刷电机的使用寿命一般只有几百或者一两千小时, 虽然技术简单、成本低, 但这么低的寿命, 显然不适合用在可靠性事关人身安全的产品上面。(别提思维翼那类的货啊。) 百度百科- 无刷直流电机 http://baike./view/ 高档的双轮自平衡车, 基本用的是高转速电机+ 齿轮减速器的组合; 电机转速比较高, 一般在 2000-4000RPM ,通过减速齿轮把速度成倍降低,同时也成倍地提高输出扭矩。由于减速器的存在, 这种形式的电机启动迅速、反应快, 扭矩相对较大, 因此大都用于高性能场合。但是要做好齿轮减速器不容