电气电子工程学院

自主创新作品

两轮平衡小车

摘要

两轮自平衡小车具有体积小、结构简单、运动灵活的特点，适用于狭小和危险的工作空间，在安防和军事上有广泛的应用前景。两轮自平衡小车是一种两轮左右平衡布置的，像传统倒立摆一样，本身是一种自然不稳定体，其动力学方程具有多变量、非线性、强耦合、时变、参数不确定性等特性，需要施加强有力的控制手段才能使其保持平衡。

本作品采用STM32单片机作为主控制器，用一个陀螺仪传感器来检测车的状态，通过dvr8800控制小车两个电机，来使小车保持平衡状态，通过2.4G模块无线通讯进行遥控来控制小车运行状态。

关键词：智能小车；单片机；陀螺仪。

目录

一．前言........................................................................................................................................... 4 一． 两轮平衡车的平衡原理 ................................................................................................... 4

2.1 平衡车的机械结构 ....................................................................... 错误！未定义书签。 2.2 两轮车倾倒原因的受力分析 ......................................................................................... 4 2.3 平衡的方法 ..................................................................................................................... 5 三．系统方案分析与选择论证 ....................................................................................................... 5

3.1 系统方案设计 .................................................................................................................. 5 3.1.1 主控芯片方案 ............................................................................................................... 5 3.1.2 姿态检测传感器方案 ................................................................................................... 6 3.1.3 电机选择方案 ............................................................................................................... 6 3.2 系统最终方案 .................................................................................................................. 7 四．主要芯片介绍和系统模块硬件设计 ....................................................................................... 7

4.1.STM32单片机简介（stm32rbt6） .................................................................................... 7 4.2.陀螺仪传感器 ..................................................................................................................... 8 4.3．TB6612 ............................................................................................................................. 8 4.4．编码器.............................................................................................................................. 9 4.5. 主控电路 ......................................................................................................................... 9 4.6 电机驱动电路 .................................................................................................................. 10 五．系统软件设计 ......................................................................................................................... 11

5.1 PID概述 ......................................................................................................................... 11 5.2 数字PID算法 ................................................................................................................ 12 5.3 PID控制器设计 ............................................................................................................. 13 六．硬件电路 ......................................................................................................................... 14 七．制作困难 ................................................................................................................................. 15 八．结论......................................................................................................................................... 16 九．参考文献 ................................................................................................................................. 16