一种双轮平衡车控制系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106335584A(43)申请公布日2017.01.18(21)申请号201610842689.1(22)申请日2016.09.22(71)申请人哈尔滨理工大学地址150080黑龙江省哈尔滨市南岗区学府路52号(72)发明人张益铭曹伟(74)专利代理机构哈尔滨市伟晨专利代理事务所(普通合伙)23209代理人张月(51)Int.Cl.B62K3/00(2006.01)权利要求书1页说明书2页附图1页(54)发明名称一种双轮平衡车控制系统(57)摘要一种双轮平衡车控制系统，其技术要点是：包括微控制器、电源、传感器、加速度计、电机和上位机，所述加速度计和传感器分别与微控制器相连，所述微控制器通过电机驱动模块连接直流电机，微控制器通过通讯模块与上位机相连，传感器和微控制器分别与电源相连。本发明以内置的精密固态陀螺仪来判断车身所处的姿势状态，通过精密且高速的中央微处理器计算出适当的指令后，驱动电机来做到平衡的效果。具体是将自动平衡车的两轮足进行平行布置，利用加速度计与陀螺仪进行前后倾斜角度和角速度的检测，进行自平衡车转向控制杆左右倾斜角度的检测，并将信息输出给微控制器，通过控制算法计算出控制量驱动电机工作，完成自平衡车前进、后退与转向。CN106335584ACN106335584A权利要求书1/1页1.一种双轮平衡车控制系统，其特征在于：包括微控制器、电源、角速度传感器、加速度计、电机和上位机，所述加速度计和角速度传感器分别与微控制器相连，所述微控制器通过电机驱动模块连接直流电机，微控制器通过通讯模块与上位机相连，角速度传感器和微控制器分别与电源相连。2.如权利要求1所述的一种双轮平衡车控制系统，其特征在于：所述电机为功率90W、额定电压30V、空载转速7220RPM的直流电机。3.如权利要求1所述的一种双轮平衡车控制系统，其特征在于：所述角速度传感器为陀螺仪。4.如权利要求1所述的一种双轮平衡车控制系统，其特征在于：所述通讯模块为wifi模块、或无线射频模块、或蓝牙模块。2CN106335584A说明书1/2页一种双轮平衡车控制系统技术领域：[0001]本发明涉及平衡车的控制系统，具体涉及一种双轮平衡车控制系统。背景技术：[0002]随着社会的进步、科技和文化的发展，交通工具越来越呈现多样化的方式，人们的选择也越来越多。特别是近些年，随着能源问题、环境问题、交通问题等各个方面问题的出现，体积小、节能减排、有效缓解交通压力的代步方式越来越受到人们的欢迎。平衡车的出现，恰恰适应了这种需要，它不仅能原地回转，还可以在狭小的空间里运行，使用范围大大扩宽。[0003]电动平衡车，又叫体感车、思维车、摄位车等。市场上主要有独轮和双轮两类。目前双轮平衡车市场仍然是一个较为新型的市场，双轮平衡车是当今机器人领域的一个重要分支，其结构类似于倒立摆，具有非线性、耦合性，是检验控制算法的经典装置。其运作原理主要是建立在一种被称为“动态稳定”(DynamicStabilization)的基本原理上，也就是车辆本身的自动平衡能力。现有电动平衡车的自动平衡能力差，无法满足使用需求。发明内容：[0004]本发明提供了一种双轮平衡车控制系统，其具有较好的自动平衡能力，满足双轮平衡车的使用需求。[0005]本发明的双轮平衡车控制系统，采用的技术方案在于：包括微控制器、电源、角速度传感器、加速度计、电机和上位机，所述加速度计和角速度传感器分别与微控制器相连，所述微控制器通过电机驱动模块连接直流电机，微控制器通过通讯模块与上位机相连，角速度传感器和微控制器分别与电源相连。[0006]作为本发明的进一步改进，所述电机为功率90W、额定电压30V、空载转速7220RPM的直流电机。[0007]作为本发明的进一步改进，所述角速度传感器为陀螺仪。[0008]作为本发明的进一步改进，所述通讯模块为wifi模块、或无线射频模块、或蓝牙模块。[0009]本发明的有益效果是：本发明以内置的精密固态陀螺仪来判断车身所处的姿势状态，通过精密且高速的中央微处理器计算出适当的指令后，驱动电机来做到平衡的效果。具体是将自动平衡车的两轮足进行平行布置，利用加速度计与陀螺仪进行前后倾斜角度和角速度的检测，同时利用霍尔元件与磁铁搭配，进行自平衡车转向控制杆左右倾斜角度的检测，并将信息输出给微控制器(MCU)，通过控制算法计算出控制量，驱动电机工作，完成自平衡车前进、后退与转向等动作。[0010]其中，加速度计信号噪声大且易受动态加速度干扰，采用小波阀值去噪，可以有效去除噪声；采用互补滤波对加速度计和陀螺仪输出信号进行融合，可以抑制动态加速度的干扰，但同时输出的波形在过冲信号进行融合，可以抑制动态加速度的干扰，但同时输出的3