目录
摘要...........................................................................................................................I
Abstract ...................................................................................................................... II
第 1 章 绪论................................................................................................................1
1.1 课题研究的背景及意义................................................................................... 1
1.2 双轮平衡车的国内外研究现状............................................................... 2
1.2.1 国内研究现状............................................................................................ 2
1.2.2 国外研究现状............................................................................................ 4
1.3 双轮平衡车的发展趋势............................................................... 6
1.4 双轮平衡车的主要控制方法............................................................... 6
1.5 本文研究的主要内容....................................................................................... 7
第 2 章 双轮平衡车的系统结构分析............................................................8
2.1 双轮平衡车的系统整体设计............................................................................... 8
2.2 双轮平衡车的硬件组成............................................................................... 9
2.2.1 主控制器.................................................................................................... 9
2.2.2 陀螺仪.................................................................................................. 11
2.2.3 驱动单元.................................................................................................. 12
2.2.4 直流电机模块...................................................................................... 13
2.3 双轮平衡车的软件设计......................................................................................................... 15
2.3.1 总体软件设计.................................................................................................... 9
2.3.2 传感器数据融合.................................................................................................. 11
2.2.3 卡尔曼滤波.................................................................................................. 12
第 3 章 双轮平衡车的数学建模与分析......................................................16
3.1 双轮平衡车的运动分析............................................................................. 16
3.2 双轮平衡车的动力学模型......................................................................... 17
3.2.1 相关参数介绍.......................................................................................... 17
3.2.2 基于牛顿力学方程的动力学模型.......................................................... 20
3.3 非线性模型的线性化..................................................................................... 21
3.3.1 基于泰勒级数的近似线性化方法.......................................................... 21
3.3.2 线性化的数学模型及系统解耦.............................................................. 23
3.4 系统性能分析................................................................................................. 28
3.4.1 稳定性分析.............................................................................................. 28
3.4.2 能控性分析.............................................................................................. 29
3.4.3 能观性分析.............................................................................................. 30
3.5 本章小结......................................................................................................... 30
第 4 章 两轮自平衡机器人控制系统设计..............................................................31
