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参考文献 30

第一章

1。1 两轮自平衡小车的研究意义

随着科技的不断发展,人们对智能化领域的认识也越来越透彻、应用的范围也愈 加广泛。当然,随之而来的难题也变得更加复杂。传统的机器人由于体积过大,运动 迟缓,胜任的工作很有局限性。如何在一些比较狭窄的地方,并且需要转角很大的环 境下敏捷快速的完成任务,走进了科研人员思考的问题。两轮自平衡小车就是在这样 的背景下应运而生,它是很多移动机器人[1]的缩影,对它的研究也更加有意义。

两轮自平衡小车的特点有很多,极度的不稳定性是其最大的特点,同时它的系统 不具有线性控制,这也是两轮自平衡小车成为检验各种控制方法的典型装置的原因。 另外,由于它拥有体积小、运动敏捷、零转弯半径等特点,不仅市场前景好,而且将 会在军事和民生领域大展身手。因为两轮自平衡小车兼备理论研究意义和实用价值于 一身,所以最近几年各大机器人技术实验室对此项目的研究越来越重视。

1。2   两轮自平衡小车的发展历程和现状

1。2。2 国内的研究成果

1。3 本论文的工作

本文针对两轮自平衡小车的不稳定性进行研究。在浏览国内外众多资料的帮助下, 尝试设计一种用简单的模糊控制算法确定小车的控制系统。并以此作为平台,为将来 研究更深层次的模糊设计打下基础。而上上面提到的机器人和代步小车对此课题的研 究起到了很大的作用,为下面的设计工作提供了很好的参考。

本文的主要设计内容包括:

(1)设计确定一种简单的模糊控制算法,建立模糊控制规则,对小车的控制器 进行设计。

(2)对两轮自平衡小车的各个硬件模块进行研究,控制系统板,MPU6050 模块、 电机驱动模块、蓝牙模块等。

(3)设计两轮自平衡小车的机械系统和软件系统: 机械系统主要包括对小车的外形结构设计,软件系统包括控制系统、传感器及外

围电路的设计等。论文网

(4)对小车进行调试,将出现的问题呈现出来,加以修改,得到最终作品。

1。4  本章小结

对两轮自平衡小车的历史进行详细研究,为下面的方案选择做好准备,以便找 到适合自己现阶段学习和研究方式。

第二章 系统方案分析与选择论证

2。1 主控器的选择

方案一:选择 STC12C5A60S2 单片机。优点:运算速度快。继承了 8051 的微 控制器内核,与 MCS-51 指令集完全兼容,程序指令等移植起来更加容易。高度提 升了运算速度,可以胜任较为麻烦的计算工作。外部的复位电路已经省掉,内部集 成了高效可靠的电路,当然外部电路还是可以使用的。

方案二:选择 STC15 系列单片机。优点:价格低廉,功能齐全,技术成熟,源 代码程序比较丰富,并且可以移植。可以直接选择 USB 串口模拟信号,具有许多其 它单片机所不具备的性能。是比较通用的一种开发板单片机。

方案三:选择 89S52 单片机。优点:价格低廉,程序资源充足,完善的技术。 缺点:运算速度比较慢,不能承担复杂的工作,程序存储空间不足,不能存储大容 量的程序代码;数字外设不足,片内也没有数模转换器,对数据采集也比较麻烦, 不能直接进行。

根据实验要求,和环境所需,选择方案一。

2。2 倾角检测

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