两轮平衡车系统设计开题报告

2020-06-10 10:06

1. 研究目的与意义

如今当我们需要长途旅行时，首选出行方式是汽车。

但是，中短途出行的代步工具的选择却很有限。

两轮平衡车具有新颖趣味、便携实用的特点，所以它初入市场就备受青睐。

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2. 研究内容和预期目标

研究内容

1小车平衡原理

小车的前倾和后仰和车轮的转动是相互独立的,当小车车轮电机受控制时,小车能保持平衡。

当测量小车车身倾斜角度的传感器检测到车身处于倾斜状态时，控制系统控制会依据处理后得到的传感器倾角数据产生一个相应的力矩,通过电机驱动电路来控制电机车轮要倒下的那个方向运动,以保持小车车身处于一个动态平衡状态中,这就是小车平衡的基本原理。

2驱动硬件的构建

采用了陀螺仪(mpu-6050)检测小车车身的前倾后仰以及其状态的变化率;通过arduino单片机对得到的数据进行分析处理,得到一个完整的且稳定的小车车身姿态信息;通过驱动模块tb6612f来控制电机的正反转,从而使得小车车身达到平衡状态,蓝牙用来控制小车的前进以及后退等指令。

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3. 研究的方法与步骤

研究方法

本课题的研究方法主要是通过实验，查阅文献，建立模型和调试的方法进行。

研究步骤

本课题的研究步骤如下，首先，查阅关于两轮平衡车的相关文献，确定车模的控制芯片及使用到的模块，去电子市场采购，将电路原理图画出，然后完成实物搭建。

然后，查阅芯片资料及各模块资料，学习它们的原理及应用。

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4. 参考文献

[1]丁倩雯;徐红红.基于Arduino UNO的平衡车设计[J].西安文理学院学报(自然科学版),2019,v.22;No.90,58-62.

[2]古训;陈红.基于Arduino单片机的自平衡车设计[J].贵阳学院学报(自然科学版),2018,v.13;No.51,77-80.

[3]石浩然.两轮智能平衡车控制系统的设计与实现[C].长安大学,2017.

[4]刘斌.两轮自平衡小车软硬件研发与基于模糊线性化模型的变结构控制研究[D].西安:西安电子科技大学,2009.

[5]陈桂友,柴远斌.单片机应用技术[M].北京:机械工业出版社,2008:214-220．

[6]刘永鹏.基于STM32的智能平衡车设计[J].科技经济导刊,2018,v.26;No.656,45.

[7]刘健伟;翟秀文;刘百合.智能平衡车系统的设计与实现[J].科技创新导报,2018,v.15;No.464,47 49.

[8]黄有锐,曲立国.PID控制器参数整定与实现[M].北京:科学出版社,2010.

[9]马思远;鲁庭勇;张丽君.两轮自平衡车运动姿态的测量和控制[J].测控技术,2015,v.34;No.278,76-78 82.

[10]刘玉宏.二轮自平衡车的控制与实现[J].电子测试,2015,No.334,132 138-139.

[11]惠易佳;姜羡;朱再强.基于Arduino平台的自平衡二轮排爆车[J].科技视界,2015,No.125,145.

[12]杨啸峰;冯凯;王鹏程;韩朝辉;郭泉;彭建军.基于PID算法的二轮平衡小车[J].科学技术创新,2018,6-7.

[13]马思远;鲁庭勇;张丽君,两轮自平衡车运动姿态的测量和控制,测控技术,2015,

[14]姜涛.两轮自平衡移动机器人系统设计[C].哈尔滨理工大学,2019.

[15]LIU Kun;BAI Ming;NI Yuhua College of Information Technology Beijing Normal University at Zhuhai Zhuhai;China.Two-wheel self-balanced car based on Kalman filtering and PID algorithmProceedings of 2011 IEEE the 18th I

5. 计划与进度安排

起始时间：2022年2月20日

第一周：查阅资料，搜集相关书籍及翻译英文资料，明确任务目标。

第二周：查找相关资料，学习相关知识。

第三周：写开题报告。

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