【摘 要】
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本文主要是对一种两轮单轴代步电动车的控制系统进行研究和设计。这种两轮代步电动车在繁忙的城市交通中,具有良好的通过性,停靠也相当方便,同时能缓解城市交通压力。控制系统设计基于代步车的动力学模型的分析,在此基础上对代步电动车进行了控制器及软硬件的设计,最后对实车性能进行了测试。首先,针对代步车的各个部分进行运动学建模,主要针对代步电动车的左、右车轮、车体、以及整车建立运动学模型,模型建立过程中对转动惯
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本文主要是对一种两轮单轴代步电动车的控制系统进行研究和设计。这种两轮代步电动车在繁忙的城市交通中,具有良好的通过性,停靠也相当方便,同时能缓解城市交通压力。控制系统设计基于代步车的动力学模型的分析,在此基础上对代步电动车进行了控制器及软硬件的设计,最后对实车性能进行了测试。首先,针对代步车的各个部分进行运动学建模,主要针对代步电动车的左、右车轮、车体、以及整车建立运动学模型,模型建立过程中对转动惯量和摩擦力进行研究,建立各部分动能方程,分析车辆的控制性能和可观性。其次,在运动学和动力学模型基础上,对控制系统的算法进行研究。考虑实用性,对PID控制器进行了详细的设计。同时,由于陀螺仪存在积分误差,使用卡尔曼滤波算法将加速度计和陀螺仪测得的姿态信息融合,得到可靠度和精度较高的倾角值。再次,对两轮代步车进行总体设计,首先进行硬件的选型,确定了单片机、加速计、陀螺仪等部件。设计了陀螺仪传感器电路、加速度传感器电路、电机驱动电路、转向系统的检测电路等;调试系统采用蓝牙传输数据,使用EDA软件设计了PCB电路板;对主程序进行了设计,编写了流程图;对ADC转换、控制部分子程序进行设计。最后,进行实车试验。对小车进行了结构组装,分别做了卡尔曼滤波试验、ADC转换试验、驾驶员实测试验、抗干扰试验等。并通过了实车性能符合要求。
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