摘要在对电磁导引自平衡车工作原理深入了解基础上，采用牛顿动力学方程完成了电磁导引自平衡车动力学建 模。采用卡尔曼滤波算法对用于姿态测量的陀螺仪和加速度传感器输出数据进行处理。 在对电磁导引自平衡车自平衡原理进行详细分析的基础上，设计了 PID 控制算法用于车 体直立控制和速度控制，采用模糊控制算法对自平衡车方向进行控制。通过 Matlab 软件 对所设计的控制算法进行了仿真分析。最后，基于实际电磁导引自平衡车进行了所涉及 的算法的测试，实验结果表明了所设计的算法的可行性。 75311

毕业论文关键词 自平衡 动力学建模 控制算法 卡尔曼滤波 

毕 业 设 计 说 明 书 外 文 摘 要

Title Design and Implementation of Intelligent Vehicle based 

on the eleventh NXP Cup - Control Algorithm    Design     of a electromagnet-guided self-balanced vehicle     

Abstract

The thesis is based on the eleventh “NXP”Cup intelligent vehicle contestOn the basis of the deep comprehension of working principle of electromagnetic-guided self-balanced vehicle,its dynamic model is achieved using Newton dynamic equation。Besides, Kalman filter algorithm was used in the altitude determination part to deal with output data from the accelerometer and gyroscope。Upon analyzing the equilibrium principle of inverted pendulum, PID control algorithm was used in the vehicle’s vertical control and velocity control。 Fuzzy control algorithm was applied in the vehicle’s direction control。Then the control algorithm is simulated through MatLab。 In the end,the vehicle’s system is debugged through actual test and the algorithm has been proved feasible。 

Keywords Self-balance Dynamic model Control Algorithm Kalman filter

本科毕业设计说明书 第 I 页

目 次

1  引言 。。 1 

1。1  课题研究背景及意义 。 1 

1。2  国内外相关研究状况 。 1 

1。3  本文主要研究内容  4 

2  电磁导引自平衡车控制系统总体设计 。 5 

2。1  系统需求分析 。 5 

2。2  系统组成结构 。 5 

2。3  系统工作原理 。 6 

3  电磁导引自平衡车建模 。 7 

3。1  自平衡车车体建模及分析  7 

3。2  车轮驱动系统建模 。。 12 

4  电磁导引自平衡车控制算法设计 。 19 

4。1  自平衡车直立控制算法设计  19 

4。2  自平衡车速度控制算法设计  23 

4。3  自平衡车方向控制算法设计  26 

5  电磁导引车调试  37 

5。1  系统分模块调试 。 37 

5。2  系统总体调试  38 

5。3  调试问题及思考 。 38 

结论 。 40 

致谢 。 41 

参考文献  42 

1 引言

1。1 课题研究背景及意义

自 1886 年德国诞生第一辆真正意义上的汽车以来，汽车技术对工业水平的提升起到了无 可替代的推动作用。随着技术的不断发展和工业化水平的提升，自动化技术在汽车领域的应 用愈发广泛，智能汽车的相关研究和发展也如火如荼地开展着。智能汽车是利用网络环境来 进行信息交换和智能控制的汽车系统，这个系统身兼环境感知、决策规划、智能驾驶等多种 特征，是信息传感融合、计算机、自动控制、人工智能等技术的集中运用结合体。这种汽车 能像人一样具有思考，判断，选择等能力[13]。近年来，智能车因其强大的实时信息采集、存 储及分析能力在诸多领域有着广泛的应用。例如在军事领域常被用来执行危险的探测侦查任 务，收取信息和情报；在自然灾害发生时判断灾区受害情况和被困人员位置，运送各种物资； 甚至在日常生活中的智能座椅及智能交通系统都离不开智能小车和其相关的技术。 论文网