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《雙輪平衡車的控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案小車機(jī)器人論文.doc》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、摘要雙輪自平衡車是一個高度不穩(wěn)定兩輪機(jī)器人，是一種多變量、非線性、絕對不穩(wěn)定的系統(tǒng)，需要在完成平衡控制的同時實(shí)現(xiàn)直立行走等任務(wù)因其既有理論意義又有實(shí)用價值，雙輪自平衡小車的研究在最近十年引起了大量機(jī)器人技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的廣泛關(guān)注。本文主要介紹了雙輪平衡車的控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案。此方案采用ATmega328作為核心控制器，在此基礎(chǔ)上增加了各種接口電路板組成整個硬件系統(tǒng)，包括單片機(jī)最小系統(tǒng)，姿態(tài)檢測模塊，直流驅(qū)動電機(jī)控制模塊，電源管理模塊，測速編碼模塊，串口調(diào)試等模塊。對于姿態(tài)檢測系統(tǒng)而言，單獨(dú)使用陀螺儀或者加速度計(jì)，都不能提供有效而可靠的信息來保證車體的平衡。
2、所以采用一種簡易互補(bǔ)濾波方法來融合陀螺儀和加速度計(jì)的輸出信號，補(bǔ)償陀螺儀的漂移誤差和加速度計(jì)的動態(tài)誤差，得到一個更優(yōu)的傾角近似值。本文先闡述了系統(tǒng)方案原理，再分別就各模塊工作原理進(jìn)行詳細(xì)的介紹與分析，最終完成車模的制作和電路原理圖以及1PCB板的繪制。最后根據(jù)調(diào)試情況對整個系統(tǒng)做了修改，基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。關(guān)鍵詞雙輪自平衡車模塊設(shè)計(jì)傳感器AbstractTwo-wheeledself-balancedcarisahighlyunstablerobots,itisasystemwithMultivariable,nonlinearandabsolutein
3、stability,itneedstocompletethebalancecontroltaskssuchaswalkinguprightbecauseofboththeoreticalsignificanceandpracticalvalue.Two-wheeledself-balancedcarinthelastdecadehasarousedwidespreadconcernintheroboticslaboratory.Thispaperdescribesthecontrolsystemhardwaredesignofthewheelbalan
4、cedcar.ThisprogramusesATmega328asthecorecontroller,baseonthisincreaseofvariousinterfacecircuitboardtobuildingthehardwaresystem.Peripheralcircuitsincludingthesmallestsingle-chipsystem,thegesturedetectionmodule,theDCdrivemotorcontrolmodule,powermanagementmodule,velocityencodingmod
5、uleandserialdebuggingmodule.Fortheposturemonitoringsystem，theinformationsolelydependsonthegyroscopeortheaccelerometercouldn’tmakesurethebalanceofvehide．Sothesignalsfromthegyroscopeandaccelerometerwereintegratedbyasimplemethodofcomplementaryfilteringforanoptimalangletocompensatet
6、hegyroscopedrifterrorandtheaccelerometerdynamicerror.Thisarticlefirstdescribestheprincipleofthesystemprogram，thendescribedindetaileachmodulehowtoworkingout,thefinalcompletionofcarmodelsproducedandcircuitschematicsandthePCBdrawing.Intheend,accordingtodebugthesituationonthewholesy
7、stemchanges,thehardwaresystembasicallyreachedthedesignrequirements.Keywordstwo-wheeledself-balancedcarmodulardesignsensor目錄前言1第1章緒論21.1設(shè)計(jì)的依據(jù)與意義21.2國外同類設(shè)計(jì)的概況綜述31.3設(shè)計(jì)要求與容3第2章總體硬件方案設(shè)計(jì)52.1總體分析52.2總體方案設(shè)計(jì)52.3方案框圖7第3章單元模塊設(shè)計(jì)83.1姿態(tài)檢測模塊83.2單片機(jī)控制單元模塊電路143.3電機(jī)驅(qū)動模塊193.4串行通信模塊213.5電源管理模塊24結(jié)論2
8、6參考文獻(xiàn)27致28附錄29前言自平衡車自動平衡運(yùn)作原理主要是建立在一種被稱為“動態(tài)穩(wěn)定”（D
