国内外便携式代步电动车研究及发展状况随着控制工程理论，数字计算机技术以及传感器技术的发展，现阶段便携式 代步电动车在国内外有了迅猛的发展，各种各样的便携式代步电动车在市场中脱颖而出。而其控制系统也不尽相同，各种技术受到了人们的广泛关注，现将其中 比较典型的几种控制系统列举如下。84943

1 国外的研究状况

现阶段有一种代步车操作系统是将控制模块和电机驱动模块采用集成的方 法整合在一起，然后通过主控模块来操控。这种代步电动车控制系统的主要特点

是体积较小并且布局较为简单，驾驶方便。图 1-1 所示的是美国 PRIDE 公司研 发的新型代步电动车[2]。其控制模块与驱动电机模块集成在把手中，并且这种代 步车不设置独立的转弯模块。这种代步电动车的控制模块和驱动模块较为简略，

整体控制模块可以提供的信息少，只用 LED 显示灯出电源剩余电量和行驶快慢， 不能直观看出驾驶的具体速度数值为多少；驱动模块只是起到控制电机的作用， 不能用于测量速度。这种简单的设计意味着这种车不能在城市道路上行驶。论文网

图 1-1 新型代步电动车

另外一种便携式代步车控制系统已进入了使用测试阶段，这种便携式代步电动车控制系统将与 Linux 嵌入式系统相结合，这种系统有很大的长处，其长处 在于：把新兴的计算机数字技术做为应用背景，以实际使用做为研发目的，其软 硬件能够嫁接，适用于对环境要求严苛的系统。并且该系统可根据客户要求对嵌 入式设备的选材、软硬件的移植等模块进行改变，即当客户不需要该系统的一些 功能时，可以移除相应模块。该系统可以让驾驶者操作更方便，系统响应时间短， 具备最优的性能，可以最大程度上的提升硬件的性能。如图 1-2 所示这种代步电动车的嵌入式操作系统，该系统采用数字式 LCD 灯显示器，可以显示距离、实 时速度、电源耗电量，具有转向指示，且有无级调速功能。

图 1-2 嵌入式代步车

早在 2001 年，美国科学家 Dean Kamen 发明了一款名为“Segway”的交 通工具[3]。该交通工具就是自平衡两轮代步电动车。它最大的特点是结构简单， 两边有独立的平行车轮，由各自的电机通过减速器进行驱动，把蓄电池作为主要 电源。电机被安装在占地面积很小的板面上，并且台面上装有可以控制转向的把 手。驾驶者只需站在台架上然后握紧把手，通过向前倾或者往后仰从而使车前进 或着后退，通过左右晃动把手来让车转弯。如果驾驶者竖直站立，则车将自动静 止状态。由于该车具有不相干的两个车轮，因而这辆车能实现很小半径的转弯。 该车的控制系统是一种轮式行驶倒立摆系统。这种系统集动态平衡操控、身体仪 态捕捉、电机驱动于一体。它采用陀螺仪和倾角计组合来得到车体的仪态信号； 运用动态平衡的理念来使车身保持在平衡的状态。这种控制系统的难点在于如何

高标准地让车保持动态平稳，控制系统的稳定性体现在使车不被外界因素而干扰， 同时在其受到扰动而偏离平衡位置后能迅速恢复到平衡状态，这是对该系统的高 要求。平衡稳态性越高，则车体越平稳，仪态改变就越迅捷，驾驶舒适感就越好。

如图 1-3 所示为“Segway”的外形及简介图。 Segway 外形简介图

同年，丹麦乐高公司的 SteveHassenplug 研发了 Legway 自平衡电动代步 车[4]，如图 1-4 所示。该控制系统采用红外线传感来确定代步车的位置信号，然 后将信号反馈给系统，从而对给车进行平衡稳态控制，与此同时也可以对该车进 行远程控制操作。该车机械部分采用模块化设计，装配方便。随着技术的不断完