该自平衡双轮移动小车采用freescalekenitisK60DN512Z单片机作为唯一的核心控制器,小型直流电机作为驱动部分,运用MPU6050模块来获取车体信息,进而弥补加速度计的动态误差和陀螺仪的漂移误差,得到更精确的倾角值。通过光电编码器测速,构成带速度反馈的伺服控制系统。电磁识别路径,采用卡尔曼滤波算法进行信号处理。采用增量型PID算法进行直立平衡、转向和速度调节。实验证明:小车系统寻迹识别良好,保持系统平衡同时还能够完成复杂环境下的速度、路径伺服跟踪任务或自主移动的任务,最终实现了模型车在规定路径上,智能识别路线,快速行驶。 1直流电动机原理模型2.2车轮建模车轮的运动可分为：寻迹智能车设计-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港钢管滚圆机滚弧机折弯机前进和绕轴的转动。车轮的受力分析如图2所示，根据图像可知，单个车轮受到的力分别为自身重力G，地面支持力FNL，地面摩擦力HfL，小车车身对其作用力HL， 本文有公司网站全自动滚圆机采集转载中国知网整理 http://www.gunyuanji.com  电机输出转矩TL。根据牛顿定律，车轮在水平方向所受合力（车轮与地面的摩擦力与车体对车轮的作用力之差）等于水平方向的加速度与车轮质量之积，从而求出车轮前进运动方程。车轮所受力矩之和（电机提供给车轮的转动力矩与摩擦力对车轮的转动力矩之差）等于车轮的转动惯量与角速度之积，从而求出车轮的转动方程。图2车轮受力分析2.3车体建模自平衡双轮移动小车直立模型可简化为倒单摆模型，改变重力的方向或是增加额外的受力，使得恢复力与位移方向相反才行，这两者都能使得倒单摆能稳定在垂直位置，可是我们只能做到第二种方法。因此控制小车直立平衡稳定的方法就是能够精确测量车模倾角θ的大小和角速度θ的大小或控制车轮的加速度。图3自平衡双轮移动小车运动模型3自平衡双轮移动小车平台搭建本设计以选用f片机作为核心控制器，选用MPU6050获取车模姿态，运用卡尔曼滤波算法对陀螺仪与加速度传感器的测量值进行综合分析处理得到小车的运行数据和系统姿态数据的最优估计值：倾斜角和角加速度信息。采用经典PID控制规律、极点配置这两种方法设计相对应的平衡控制器，以实现小车的动态平衡控制。通过通信模块电脑与小车的蓝牙进行通信，控制小车实现前进、左右转、后退以及停止等运动姿态。选光电编码器读取小车的速度信息，红外传感器识别小车的方向。系统的整体设计方案如图4所示。图4小车硬件总体结构使用处理器芯?寻迹智能车设计-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港钢管滚圆机滚弧机折弯机 本文有公司网站全自动滚圆机采集转载中国知网整理 http://www.gunyuanji.com