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基于模糊PID的兩輪自平衡代步小車的設(shè)計(jì)*

兩輪自平衡代步小車集姿態(tài)信息感知、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、動(dòng)態(tài)平衡控制于一體,設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于姿態(tài)信息準(zhǔn)確感知與自平衡控制。姿態(tài)信息感知通過帶有自適應(yīng)降階卡爾曼濾波器的陀螺儀、加速度計(jì)集成傳感器來實(shí)現(xiàn)。針對(duì)傳統(tǒng)PID、LQR、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等自平衡控制方式的缺陷與不足，提出采用模糊PID控制。利用陀螺儀、加速度計(jì)、ARM微處理器、語音播報(bào)、LoRa通信等技術(shù)，設(shè)計(jì)出基于模糊PID的兩輪自平衡代步小車。詳細(xì)闡述了系統(tǒng)工作原理、系統(tǒng)架構(gòu)、硬件設(shè)計(jì)及相關(guān)程序設(shè)計(jì)。實(shí)踐表明，基于模糊PID的兩輪自平衡代步小車具有平衡穩(wěn)定、續(xù)航距離遠(yuǎn)
關(guān)鍵字： 202302 兩輪自平衡模糊PID 陀螺儀加速度計(jì) ARM LoRa 卡爾曼濾波姿態(tài)信息

著重分析了兩輪自平衡小車的設(shè)計(jì)原理與控制算法，采用卡爾曼濾波算法融合陀螺儀與加速度計(jì)信號(hào)，得到系統(tǒng)姿態(tài)傾角與角速度最優(yōu)估計(jì)值，通過雙閉環(huán)數(shù)字PID 算法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自平衡控制。設(shè)計(jì)了以MPU-6050傳感器為姿態(tài)感知的兩輪自平衡小車系統(tǒng)，選用8位單片機(jī)HT66FU50A為控制核心處理器，完成對(duì)傳感器信號(hào)的采集處理、車身控制以及人機(jī)交互的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)小車自主控制平衡狀態(tài)、運(yùn)行速度以及轉(zhuǎn)向角度大小等功能。
關(guān)鍵字：兩輪自平衡姿態(tài)檢測(cè) 卡爾曼濾波數(shù)據(jù)融合 PID 控制器 201603

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