OC学习机制的两轮平衡车模糊自平衡控制

针对两轮平衡车的自平衡控制问题,为了提高平衡车自学习和自平衡能力,受操作条件反射原理启发,以模糊规则为基本模型,引入学习OC学习机制,提出一种具有学习能力的模糊控制器,能够使平衡车自主学习获得模糊控制规则,实现控制器设计自动化。OC学习机制根据状态的评价值序列对模糊规则表进行修正,经过多次修正后,可针对每一个状态获得合理的输出。仿真实验表明,控制器能够自主设计模糊规则,具有一定自主学习能力。两轮平衡车在多次迭代学习后可以自主从倾角不稳定恢复到直立平衡状态。

两轮平衡车的控制系统设计

两轮平衡车具有便携、低碳等优点,近几年深受人们喜爱。研究两轮平衡车的自平衡控制问题,以STM32单片机为主控制器来搭建两轮平衡小车系统。采用集陀螺仪和加速度计为一体的MPU6050姿态传感器,用于获取小车的姿态信息。采用PID控制算法,实现了对小车的自平衡控制。采用卡尔曼滤波算法,用以对包含在数据信息里的系统扰动和数据采集误差进行最优估计。最后,对小车的运行稳定性进行了测试。设置了4种坡度的运行路面,即0°、15°、30°和45°,依次测试了小车运行的平稳性。测试结果表明,当坡度不超过15°时,小车能够实现静止平衡、运动平衡以及稳定刹车等功能。当坡度达到30°时,小车仍能够平稳爬过斜坡,但在斜坡上保持静止平衡则较为困难。相关研究结果为进一步提升两轮平衡车的自平衡性能奠定了一定基础。

基于卡尔曼滤波与PD两轮平衡小车的控制研究

两轮平衡小车控制的关键是姿态控制,姿态控制的核心是控制算法。以陀螺仪和加速度计传感器为一体的传感器作为平衡小车姿态检测装置,在两轮自平衡小车数学模型建立的基础上,提出卡尔曼滤波算法来实现陀螺仪数据与加速度计数据的数据融合,PD控制算法来实现两轮平衡小车的姿态自平衡控制。

两轮平衡机器人控制系统设计与仿真研究

介绍了两轮自平衡机器人研究现状,建立系统动力学模型,并用MATLAB进行仿真验证控制方法的有效性。设计了自平衡机器人控制系统,包括软件和硬件系统。传感器采用陀螺仪以及加速度检测两轮自平衡机器人重力方向的倾斜角度和车轮的旋转加速度。经过STM32控制器处理后,采用LQR最优控制策略控制电机调整车轮状态使机器人保持平衡。通过实验样机验证了自平衡机器人控制策略的可行性。

基于PID与LQR的两轮平衡小车控制算法的仿真研究

两轮平衡小车是一种非线性、强耦合、多变量的系统,是检验各种控制方法处理能力的典型装置。在ADAMS与MATLAB软件平台下,应用PID与LQR两种控制算法对两轮平衡小车的控制效果进行研究。研究表明:LQR的控制效果较好,适应性更好。

基于串行PID的两轮平衡机器人制作方案设计与实现

为解决目前两轮平衡机器人运行平稳度欠佳,参数调节过程复杂等问题,本文以串级PID算法替代单级PID算法,实现了基于单片机的两轮平衡机器人方案。通过对硬件电路、控制策略、机械结构、姿态解算算法、图像信息分析处理等方面的优化,实现了直立串级、速度串级以及方向串级三重串级PID算法控制。实验表明,本文设计的两轮自平衡机器人技术方案可靠,参数易于调节,车体运行快速平稳运行。

两轮平衡机器人控制系统设计与实现

针对两轮自平衡机器人的研究现状,设计了自平衡机器人的控制系统,包括软件和硬件系统,传感器采用陀螺仪以及加速度来检测两轮自平衡机器人的重力方向的倾斜角度和车轮的旋转加速度,经过STM32控制器处理后,控制电机调整车轮状态,使机器人保持平衡。由于陀螺仪存在测量误差,加速度响应较慢,不能有效可靠的反应车身的状态,利用Kalman滤波算法将陀螺仪和加速度测量数据融合,可解算出俯仰角,得到一个优化的角度近似值。最后通过实验验证了自平衡机器人软硬件控制方案的可行性。

变结构控制在两轮平衡小车中的应用

通过给出一种两轮平衡小车系统受非完整约束的动力学模型,基于此模型,利用变结构控制找出了滑模超平面,并设计出了该系统的调节控制律。经过M atlab/S imu link仿真,然后通过变结构控制器和状态反馈控制器的比较,得出此系统变结构的鲁棒性较好。进而通过实践验证,小车可控并可观,表明用该方法设计的控制器能够完成我们的预期目标。

基于卡尔曼滤波的两轮平衡姿态检测系统设计

针对传统两轮平衡检测系统易受噪声等环境因素影响,导致测量产生误差的现象,提出基于卡尔曼滤波的两轮平衡系统设计;选择SCA610-CA1H1G型号姿态传感器,以MEMS技术为基础设计姿态传感器结构,具备可选择的多种数据输出模式;选取36 V电源将3个12 V 12 AH的铅酸电池利用串联在一起,为系统提供充足电源;设计主控芯片Pentium II/III/4系列CPU,将它的状态信息描述和对外输出;设计基于卡尔曼滤波的去噪流程,构建误差修正模型,通过四元数转旋转矩阵转移到当前设备坐标系上处理,由此获取姿态矩阵从本体坐标系旋转到另一个坐标系的过程,对测量数值进行归一化处理,可得到无量纲标量;使用定时采样三阶逼近法,更新四元数,完成姿态检测;由实验结果可知,无论是在0~15 dB噪声环境,还是15~30 dB噪声环境下,系统监测精准度最高为92%,为汽车、航天领域提供设备支持。

两轮平衡车的Simulink可视化仿真平台设计

分析两轮平衡车的工作原理,建立其动力学模型,设计串级式PID控制器,在Simulink环境下搭建两轮平衡车的仿真控制模型,并测试两轮平衡车恢复平衡、跟踪阶跃位置指令、跟踪阶跃转向指令和跟踪手动摇杆指令等性能。仿真结果表明,设计的仿真平台能够使学生更加直观地观察两轮平衡车的运动状态,有助于提高教学效果,同时对工程应用也有一定的借鉴价值。

双闭环PID控制的两轮平衡小车设计与实现

针对多变量、强耦合、高度不稳定,非线性的两轮平衡小车控制问题进行了研究,采用双闭环PID控制算法对小车进行了控制。角度环采用PD控制算法,速度环采用PI控制算法,速度环弥补了角度环控制的不足。系统利用超声波检测回来的小车与物体的距离,通过区间判断来叠加或减小一个固定值控制PWM脉冲的占空比,增加系统的响应速度。搭建了两轮平衡小车样机,通过系统的软硬件设计、调试及运行情况,验证了双闭环PID控制算法的有效性,实现了小车稳定平衡控制。

两轮平衡车姿态测量及直立控制基本原理探究

两轮平衡车作为新型代步工具的代表,在近几年来得到了越来越广泛的应用。本文针对两轮平衡车,运用浅显易懂的几何及力学知识,探讨分析了两轮平衡车姿态测量和直立控制的基本原理,并给出了一种简单有效的平衡车实现直立控制的方法。最后通过实验验证了本文中给出的姿态测量和直立控制方法的有效性和实用性。

基于形态仿生的两轮平衡电动车设计研究

平衡电动车是近几年发展起来的一种新型智能化代步工具,非常具有现代科技感。平衡电动车具有环保、体积小、外形美观时尚、操作灵活方便,适用场合广泛等诸多优点。所以深受广大消费者的喜爱。本设计通过仿生设计方法,以鸵鸟为原形进行设计构思,利用Unigraphics NX三维设计软件进行设计方案3D模型的建构。进一步使用KeyShot专业渲染软件对3D模型设计方案赋予颜色及材质,渲染出设计方案效果图。最终研究设计出外形生动优美,功能结构科学合理的两轮平衡电动车。

无动量轮双模式纵向两轮平衡车关键技术研究

研究了无动量轮双模式前后纵向两轮平衡车的关键技术。针对陀螺仪采集的数据进行滑动滤波与互补滤波,优化得到姿态信息;不采用动量轮,设计程序对舵机和电机进行精确控制,以实现平衡车的动态平衡。实验结果表明,该纵向两轮平衡车姿态解算信息准确,控制决策可行,降低了舵机和电机的耦合关系的影响,在多种路面环境下电磁自主循迹与蓝牙遥控两种模式均可满足自平衡的需求。

两轮平衡机器人系统控制方法探究

两轮平衡机器人的工作原理类似于倒立摆,控制器在自平衡和稳定中起着至关重要的作用。文章介绍了一种两轮平衡机器人的设计。文章的重点是使用线性二次调节器(LQR)控制器来控制两轮平衡机器人。通过6轴传感器来进行互补滤波得到姿态信息,通过编码器得到机器人的速度信息。两轮平衡机器人的控制采用LQR控制器,其中包含调节电机速度和旋转方向。LQR控制建模基于线性运动方程,其中的运动学和电气参数通过实验确定。实验结果表明,LQR控制器能够很好地将两轮机器人保持在平衡状态。

基于单片机的两轮平衡车设计

采用单片机MC9S12XS128作为控制器,结合陀螺仪ENC-03、三轴加速度计MMA7260芯片,设计一个运行稳定、体积小、可匀速运动的两轮自平衡车。通过介绍平衡车的平衡原理、系统架构以及软硬件设计,阐明两轮自平衡车的设计要点。最后,通过系统理论分析以及实验测试表明了这种设计方式的合理性和应用的可行性。

载人两轮平衡车的研究与制作

载人两轮平衡车是一种两轮左右平行布置结构,是一种自然不稳定体。该设计制作的两轮自平衡车在对互补滤波、角度融合理论进行一定研究的基础上,利用飞思卡尔的微控制器MC9S12XS128MAL,以及ADXL345加速度传感器和ENC-03陀螺仪作为运动状态感知系统,并借助PID控制MC9S12XS128MAL芯片的PWM波输出和驱动控制电机转向及转速,实现了小车的动态自平衡。

基于 Arduino UNO 两轮平衡车的研制

随着电子技术的发展和提高,移动机器人作为新兴技术的体现,在生产和生活中的应用越来越普遍。为了达到手动无线操控小车运动的目的,本课题组研制出基于Arduino UNO两轮平衡车,该系统以Arduino UNO为主控制器,通过红外遥控实现人机通信。遥控器向控制器发送命令,接到命令后,控制器执行相关程序,控制车辆处于前、后、左、右不同状态,始终保持车辆的平衡。硬件包括红外遥控模块、陀螺仪模块、电源模块、驱动模块、测速模块、显示模块、Arduino uno主板模块。软件部分对各个模块进行了编程和相关功能的实现后,再进行了调试,最后完成了各个小车状态的控制。

基于MC56F8013主控的两轮平衡车的设计与制作

两轮平衡车是具有强耦合、不稳定、多变量等多种特点的复杂系统,而基于倒立摆模型的两轮平衡车主要依靠平衡和操纵动力来实现系统自平衡。本论文设计了基于MC56F8013数字信号控制器的两轮自平衡小车,自平衡车的姿态检测与车身的平衡控制是通过MPU6050陀螺仪和TB6612电机驱动模块实现的,通过引入蓝牙模块实现了平衡车的无线控制和路径规划。最终的样车实际测试结果表明本两轮平衡车的设计是成功的。

基于LQR控制的两轮自平衡小车设计

采用LQR控制算法,实现一种两轮自平衡小车的系统设计.搭建了以STM32F103RCT6为主控制器、MPU6050模块为姿态数据采集、N10激光雷达模块为测距的硬件系统.根据两轮自平衡小车的数学模型,利用LQR控制算法实现小车系统的平衡控制,使用Matlab/Simulink进行系统仿真及分析,并在硬件平台上进行实际测试.实验结果表明:小车功能多样、系统运行平稳、抗干扰能力强、调节速度快,具有应用推广价值.