载人两轮平衡车的研究与制作
二轮平衡车机械结构
二轮平衡车机械结构一、引言二轮平衡车机械结构作为现代工程领域的一个重要研究方向，其设计与制造关系着平衡车的稳定性、安全性以及行驶性能。
本文将深入探讨二轮平衡车机械结构的原理、设计要点，并分析其在现实生活中的应用。
二、二轮平衡车原理简介二轮平衡车是一种基于陀螺效应的交通工具，它通过自动调整和控制前后轮的转速和转向角度，实现车身的平衡和前进。
为了实现平衡，二轮平衡车的机械结构需要具备以下要素：1. 传动系统：二轮平衡车通常配备电机，并通过传动系统将电能转化为动力，驱动车轮运动。
传动系统的设计要考虑到传动效率、扭矩输出以及可靠性等因素。
2. 车轮结构：车轮是二轮平衡车最基本的组件之一，它直接影响到车辆的平衡性和操控性。
车轮的设计需要考虑到干、湿等路面条件，并选择合适的轮胎材质和胎压，以提供良好的抓地力和操控性能。
3. 平衡控制系统：平衡控制系统是二轮平衡车的核心部件，它通过传感器，实时检测车辆的倾斜角度和加速度等信息，并通过电子控制单元（ECU）进行数据处理和控制。
平衡控制系统需要具备高精度和快速的响应能力，以实现车辆的平衡和前进。
三、二轮平衡车机械结构的设计要点为了确保二轮平衡车的稳定性和安全性，机械结构的设计需要考虑以下要点：1. 重心位置：重心位置对二轮平衡车的稳定性影响重大。
一般来说，将重心设置在车轮之上，可以减小车辆发生侧翻的概率，并提高车辆的平衡性。
2. 车轮轴距：车轮轴距是指车轮间的水平距离，它对车辆的稳定性和操控性有着重要影响。
较大的车轮轴距可以增加车辆的稳定性，但也会增加车辆的转弯半径和操控难度。
3. 轴承和悬挂系统：二轮平衡车的轴承和悬挂系统决定了车轮运动的平稳性和舒适性。
优质的轴承和悬挂系统可以减小车辆的震动和冲击力，提高车辆的行驶舒适性。
4. 刹车系统：刹车系统是保证车辆安全的重要组成部分。
二轮平衡车的刹车系统设计需要考虑到刹车力度的调节、稳定性和可靠性等因素，以保证车辆在急刹车时的安全性。
两轮智能平衡小车研究思路和方法
两轮智能平衡小车研究思路和方法两轮智能平衡小车是一种应用于机器人领域的新兴技术。
该车可以在不借助外力的情况下，保持平衡状态并完成各种运动任务。
本文将介绍两轮智能平衡小车研究的思路和方法。
一、研究思路两轮智能平衡小车的研究思路是将传感器、控制器和电机组成一个可控制的系统。
系统监测小车的姿态和运动状态，并调整车身的倾斜角度和转速，以保持平衡状态。
具体思路如下：1. 对小车的电路进行设计和搭建，包括底层硬件协议和数据传输协议。
2. 选择和安装传感器，包括加速度计和陀螺仪。
通过这些传感器来获取小车的姿态和运动状态的信息。
3. 设计小车的控制器，包括将传感器获取的数据转换成控制信号的代码。
4. 设计和调试小车的电机驱动程序，以保证控制信号能够按照设定的方式正确地操作电机，并实现车身的平衡控制。
5. 完成小车的充电和充电管理系统。
二、研究方法两轮智能平衡小车的研究方法主要可以分为以下几个阶段：1. 车载装置安装：选择合适的传感器并将其安装在小车上。
同时，需要在小车上安装电池和充电系统。
2. 传感器校准和参数优化：通过收集和分析传感器的数据，可以校准传感器的误差，并对传感器的参数进行优化，以提高控制精度。
3. 控制器设计：开发适用于平衡车的控制器，并对控制器进行验证。
在设计控制器时，需要将传感器输出的数据进行滤波处理，并设置控制参数，以实现正确的运动控制。
4. 电机驱动程序设计和测试：为小车设计驱动程序，使其能够实现平稳的平衡控制，并能够实现必要的运动步态。
同时，需要进行严格的测试和验证，以确保小车在运动时能够保持平衡。
5. 性能测试：通过对小车进行不同场景的测试，可以评估平衡车系统的性能。
测试时需要考虑不同的地形和环境条件，以评估平衡车的实际应用情况。
三、总结两轮智能平衡小车研究是一个复杂的系统工程，需要涉及机械结构、电子技术、传感技术、控制系统等多个领域。
在研究中需要充分利用各种工具和方法，规划研究方向和目标，设计测试方案和方法，以实现高效的研究和开发。
两轮独立驱动电动平衡车设计
两轮独立驱动电动平衡车的设计摘要两轮电动平衡车是一种能够载人直立行走的交通工具，依靠电能提供动力。
它突破了传统意义上的车的概念，其特点是：两个车轮共轴放置，差动式运动，零半径转向，依照倒立摆的原理达到动态平衡。
近年来国内外的研究方向主要是两轮平衡机器人的控制系统，针对其机械结构的研究却较少，有关平衡车机械结构的文献更少。
本文总结了国内外相关领域的研究成果，在此基础上对平衡车的平衡原理进行了介绍，建立了平衡车的动力学模型，并对平衡车的机械结构进行了设计。
所做的具体工作如下：（1）先介绍平衡车姿态测量的传感器以及为减少传感器的测量误差所常用的方法。
然后对平衡所需的驱动力矩进行了推导，为后续的机械结构设计提供理论依据。
（2）设计平衡车的机械结构。
本文所设计的平衡车由车轮、悬架、车架和操纵杆四部分组成。
轮毂电机和减速器集成在车轮内部，提高了电动车的动力性能和工作效率。
操纵杆用来控制平衡车的转向和车速。
（3）对平衡车进行动力学分析，建立了平衡车的三维动力学模型。
模型建立过程中的大部分计算由数学软件Mathematica进行。
关键词 平衡车；驱动力矩；机械结构；动力学模型；AbstractTwo‐wheeled self‐balancing electric vehicle is a way to walk upright manned vehicles , rely on electricity to power. Self‐balancing vehicle breaking the concept of vehicle in the traditional sense, it is characterized by two wheels that in one line , differential movement , zero turning radius and in accordance with the principle of inverted pendulum dynamic equilibrium. In recent years, research at home and abroad are mainly on two balancing robot control system, studies of its mechanical structure has less literature ,studies on self‐balancing vehicle’s mechanical structure even less. This paper summarizes the research results in related fields, then the principle of balancing of the vehicle was introduced,a dynamic model of the vehicle was derived，and the mechanical structure of the vehicle was designed. Specific works are as follows:(1)Describing the self‐balancing vehicle attitude measurement sensor and a method to reduce the measurement error of the sensor common .Then the required drive torque has been derived to provide a theoretical basis for the subsequent mechanical design .(2) Mechanical design of the vehicle. The vehicle is designed in this paper combined by four parts, means wheels, suspensions, frame and lever. Wheels motor and reducer integrated in the wheels inside , improve dynamic performance and efficiency of the vehicle. Joystick to control the balance of the car 's steering and speed.(3) The self‐balancing vehicle dynamics analysis, three‐dimensional dynamic model of the balance of the vehicle was derived. Most of calculations in the modeling process done by the mathematical calculation software Mathematica.Keywords: Self‐balancing vehicle; Driving torque; Mechinics structure; Dynamic model目录第1章 绪论 (1)1.1 研究的目的及意义 (1)1.2 国内外研究现状 (2)1.2.1 国外研究现状 (2)1.2.2 国内研究现状 (3)1.3 论文主要内容 (4)第2章 平衡车的平衡原理 (6)2.1 简介 (6)2.2 平衡车的姿态测量和平衡控制 (7)2.2.1 平衡车的姿态测量 (7)2.2.2 平衡车的平衡控制 (10)2.3 平衡车行驶时所需的驱动力矩 (11)2.3.1 平衡车要克服的行驶阻力 (11)2.3.2 平衡车保持平衡所需的驱动力矩 (15)2.4 本章小结 (17)第3章 平衡车的机械结构设计 (18)3.1 平衡车总体方案 (18)3.2 车轮设计 (20)3.2.1 车轮结构方案设计 (20)3.2.2 车轮详细设计 (23)3.3 悬架设计 (34)3.4 车架和操纵杆设计 (36)3.5 平衡车各部件的装配 (38)3.6 本章小结 (38)第4章 平衡车的动力学模型 (40)第5章 总结 (48)致谢 (49)参考文献 (50)第1章 绪论1.1 研究的目的及意义随着我国工业水平的提高，近年来汽车产业迅速发展。
两轮自平衡小车的设计
两轮自平衡小车的设计设计原理：两轮自平衡小车的设计原理基于倾角控制算法和正反馈控制理论。
当车身发生倾斜时，传感器将感知到倾角，并通过控制算法计算出合适的电机控制信号，使车身产生逆倾的力矩，从而使车身重新回到平衡状态。
当车辆向前倾斜时，电机会产生足够的力矩向前旋转，使小车向前加速，反之亦然。
通过不断监控和调整车体的倾角，小车能够保持平衡，并根据用户的指令进行前进、后退、转弯等动作。
硬件组成：1.IMU：IMU是最核心的传感器之一，通常由陀螺仪和加速度计组成。
陀螺仪用于测量车身的旋转角速度，加速度计则用于测量车身的倾角。
通过对陀螺仪和加速度计测量结果的融合，可以得到较为准确的车身姿态信息。
2.电机驱动器：电机驱动器用于控制电机的转速和方向。
它接收来自控制器的电机控制信号，并根据信号的大小和方向来调整电机的运转。
常见的电机驱动器有H桥驱动和PWM调速电路。
3.电机：两轮自平衡小车通常采用直流电机作为动力源。
电机的规格和功率根据车辆的大小和负载来确定。
一般情况下，电机的转速和扭矩越高，小车的稳定性和运动性能越好。
5.控制器：控制器是小车的主要计算和决策中心。
它接收来自IMU的姿态信息，通过算法计算出电机控制信号，并将信号传递给电机驱动器。
控制器通常采用单片机或微控制器作为基础，并配备相应的传感器接口、通信接口和控制算法。
软件控制：1.姿态控制算法：姿态控制算法通过对IMU传感器测量数据的处理，确定小车的倾角，并根据倾角的变化来计算电机的控制信号。
常见的姿态控制算法有PID控制器和卡尔曼滤波算法等。
2.运动控制算法：运动控制算法用于实现小车的前进、后退、转弯等动作。
它通过根据用户的指令调整电机的转速和方向，使小车按照预定的路径和速度运动。
常见的运动控制算法有速度控制和位置控制等。
3.用户界面：用户界面是与用户交互的界面，用于发送指令和接收反馈信息。
用户可以通过按钮、摇杆等设备来控制小车的运动，并通过显示屏、LED灯等设备来获取小车的工作状态。
毕业设计(论文)-两轮自平衡小车的设计
Key Words: Two-Wheel Self-Balance; Gyroscope; Gesture detection; Kalman filter; Data fusion
II
目
录
1.绪论·························································································································· 1
2.系统原理分析·········································································································· 5
2.1 控制系统要求分析··············································································································· 5 2.2 平衡控制原理分析··············································································································· 5 2.3 自平衡小车数学模型··········································································································· 6 2.3.1 两轮自平衡小车受力分析···························································································· 6 2.3.2 自平衡小车运动微分方程···························································································· 9 2.4 PID 控制器设计··················································································································10 2.4.1 PID 控制器原理···········································································································10 2.4.2 PID 控制器设计···········································································································11 2.5 姿态检测系统····················································································································· 12 2.5.1 陀螺仪·························································································································· 12 2.5.2 加速度计······················································································································ 13 2.5.3 基于卡尔曼滤波的数据融合······················································································ 14 2.6 本章小结····························································································································· 16
两轮自平衡车的研究
【关键词 】ＡＴｍｅｇａ１６；加速度传感器；陀螺仪 ；ＰＩＤ算法；卡 尔曼滤波
１ 引言
两 轮 自平衡 车两 轮 共 轴 、独 立 驱 动 、车 身 中 心 位 于 车轮 轴 上 方 ，通过 电机运 动保 持 车身 平衡 。由于 特殊 的结构 ，其 适应 地 形变 化 能 力 强 ，运动 灵活 ，可 以胜任 一 些复 杂环 境 里 的工作 。从研 究 意 义 上 看 ， 自平衡 车 系统 是一 个集 外 界感 知 、动态 平 衡 决策 与规 划 、 平 衡 控制 与执 行 等多 种功 能于 一体 的综 合 复杂 系统 。
两 轮 平 衡 车 通过 姿态 检 测 系统 来 实 时 检 测 车 身 姿 态及 运 动状 态 ， 并根 据 姿态 信息 对 小车 进行 控制 。因此 ，对 于 两轮 自平 衡 车来 说 ， 能够 精确 并 稳定 的 检测 当前 车 身倾 角 ，是 实现 有效 控制 的关键 所 在 。 目前 有多 重技 术 可 以实现 倾 角检 测 ，但 是实 时性 ，经 济 性还 不 够 理想 。采用 ＭＥＭＳ陀螺 仪和 加速 度 计等 惯性 传 感器 构 成 的姿态 检 测 系 统可 以实 时 、准 确 的检测 两轮 自平衡 车 的倾 角 。两轮 自平衡 车 属 于本 质 不稳 定系 统 ， 因此其 实 现 的平衡 是 一种 动态 平 衡 。传 统 的ＰＩＤ控 制 在 各类 工 业 场合 有 着 广泛 的 应用 ，完 全可 以满 足两 轮 自 平 衡 车 的控制 系 统要 求 。
平衡车关键技术研究与设计方法
平衡车关键技术研究与设计方法概述平衡车是一种以两个驱动轮为主体的电动车辆，通过动力系统和控制系统的协调工作，能够实现自身平稳行驶，并保持平衡状态。
平衡车在近年来得到了广泛应用，并成为城市短途交通工具的一部分。
本文将重点探讨平衡车的关键技术和设计方法，包括动力系统、控制系统和结构设计等方面。
一、动力系统1. 电机选择与布置平衡车的动力系统主要由电机组成。
在选择电机时，需要考虑功率、扭矩和效率等因素。
一般而言，较大功率的电机可以为平衡车提供更好的动力，但也会导致能耗增加。
扭矩的选择需要根据平衡车的负载情况进行合理匹配。
电机的布置对平衡车的稳定性和操控性有重要影响。
一种常见的布置方式是将两个电机分别安装在驱动轮两侧，这样可以提供更好的动力输出和操控性能。
另一种方式是将电机安装在车辆的中央部位，通过传动装置将动力传至驱动轮。
该方式可以减少车辆重心的变化，使得平衡控制更稳定。
2. 电池选择与管理平衡车的电池是其能量来源，因此电池的选择和管理至关重要。
市场上常见的电池类型有铅酸电池、镍氢电池和锂电池等。
锂电池由于其高能量密度和较低自放电率等特点，成为平衡车的主要选择。
在选择锂电池时，需要考虑容量、电压和充放电性能等因素。
电池管理系统（BMS）能够监测电池的状态、温度和电量等信息，并对充放电过程进行管理和控制，以提高电池的使用寿命和安全性。
BMS的设计需要考虑平衡车的功耗、工作条件和安全要求，同时还应具备通信接口和数据存储等功能。
二、控制系统1. 平衡控制算法平衡车的核心技术之一是平衡控制算法。
平衡控制算法通过传感器获取车辆的倾斜角度，再结合控制器的运算和输出，调节电机的转速和扭矩，从而使平衡车保持平衡状态。
常见的平衡控制算法包括PID控制、神经网络控制和模糊控制等。
PID控制是一种经典的控制方法，通过比例、积分和微分三个参数的调节，实现闭环控制。
神经网络控制借助于人工神经网络的模拟能力和学习能力，可以适应不同的工况和环境变化。
平衡车的制作方法
平衡车的制作方法“哎呀，这平衡车看起来好酷啊，要是我也能有一辆就好了！”我一脸羡慕地看着小区里的孩子骑着平衡车飞驰而过。
嘿，你还别说，被这平衡车勾起兴趣后，我还真就研究起了它的制作方法。
下面我就来给大家详细说说。
首先呢，得准备好各种材料和工具。
像车架、车轮、电机、电池、控制器这些是必不可少的，还有各种螺丝螺母啥的小零件。
工具嘛，螺丝刀、扳手这些常用的肯定得有。
制作步骤嘛，第一步就是组装车架啦。
把各个部件按照设计好的样子拼接起来，这可不能马虎，一定要拧紧螺丝，不然骑着骑着散架了可就悲剧了。
然后安装车轮，得确保安装牢固哦。
接着就是安装电机和电池啦，把它们和控制器连接好，这可是平衡车的核心部分呢。
这里可得注意啦，电线的连接一定要准确无误，不然可就没法正常工作啦。
还有电池的选择也很重要哦，要根据自己的需求选择合适容量的电池，不然跑不了多远就没电了，那多扫兴啊。
平衡车的优势那可多了去了。
它小巧灵活，可以在狭窄的地方自由穿梭，特别适合在小区里或者公园里玩。
而且操作简单，一学就会，就算是小孩子也能轻松驾驭。
我就记得有一次，我带着自己制作的平衡车去公园玩。
哇，那回头率，简直超高！好多小朋友都围过来，一脸好奇地看着我的平衡车，还问我这是怎么做的。
我那个得意啊，就给他们详细地介绍了起来。
看着他们那渴望的眼神，我心里别提多高兴了。
“嘿，你这平衡车自己做的啊，真厉害！”旁边的一个大叔忍不住夸赞道。
“哈哈，那是，我可是花了不少心思呢。
”我笑着回答。
在公园里骑着平衡车，感觉自己就像风一样自由，那种感觉真是太棒了。
而且平衡车还很环保，不会产生尾气污染，对环境也很友好呢。
总之呢，自己制作平衡车不仅有趣，还能让你收获满满的成就感。
如果你也对平衡车感兴趣，不妨自己动手试试吧！相信你一定会爱上这种感觉的！。
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任程度”。
在本系统里经过测试，ａｇｙｒｏ 和 ｂａｃｃ 的值分别
确定为 ０．９６６ 和 ０．０３４。
４．２ 增量式 ＰＩＤ
位置式 ＰＩＤ 在当前采样时刻的输出与过去的
各个状态有关，计算时要对误差进行累加，运算量
大；而且控制器的输出对应的是执行机构的实际位
置，如果计算机出现故障，输出的大幅度变化会引起
执行机构位置的大幅度变化。这样不利于动态平衡
系统。而增量式 ＰＩＤ 算式中不需要累加，控制增量
的确定仅与最近三次的采样值有关，容易通过加权
处理获得比较好的控制效果；且计算机每次只输出
控制增量，即对应执行机构位置的变化量，故机器发
生故障时影响范围小，不会发生严重后果，因此本文
采用增量式 ＰＩＤ 方法对小车进行控制。其控制流程
滤波权重系数，ｂａｃｃ 表示加速度计滤波权重系数，
ｗｇｙｒｏ 表示陀螺仪第 ｎ 次采 样 测 定 的 角 速 度 值 ，
Ａａｃｃ 表示加速度计第 ｎ 次采样测定的角度值。且
载 人
ａｇｙｒｏ＋ｂａｃｃ＝１
（２） 两
Ｒ＝ａｇｙｒｏ＊ｄｔ／ｂａｃｃ
轮 （３） 平
式（３）中，Ｒ 为时间常数
衡
车
由（３）可得：ａｇｙｒｏ＝Ｒ／（Ｒ＋ｄｔ）。
制
作
（南昌航空大学信息工程学院，江西 南昌 ３３００６３）
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｃｈａｎｇ Ｈａｎｇｋｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉａｎｇｘｉ Ｎａｎｃｈａｎｇ ３３００６３）
摘 要：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
１２Ｖ 转 ５Ｖ 由经典 ＬＭ３１７ 电路实现。ＬＭ３１７ 是 三端稳压芯片，有三个引脚 Ｖｉｎ、Ｖｏｕｔ、Ａｄｊｕｓｔ。Ｖｉｎ 端接入 Ｖｃｃ 电源电压；Ｖｏｕｔ 端输出 ５Ｖ 电压，为系 统各个模块供电；Ａｄｊｕｓｔ 端是控制端用来调节输出 电压。输出电压 Ｖｏｕｔ＝１．２５（１＋Ｒ２／Ｒ１），输出电压范 围 １．２５Ｖ 至 ３７Ｖ 连续可调 。输出端并联电容滤除交 流成分，平滑直流输出。
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。
分。角度融合用于求出陀螺仪和加速度计的互补角 度值；电机控制需要根据互补融合算出的角度控制 ＰＷＭ 的占空比。角度的准确度决定了 ＰＩＤ 输出的 精准度，最终决定了小车系统动态平衡性能。而选 择不同 ＰＩＤ 方法也会导致系统动态性能的极大差 异。
４．１ 角度融合 加速度计对小车的加速度比较敏感，取瞬时值 计算倾角误差比较大；而陀螺仪积分得到的角度不 受小车加速度的影响，但是随着时间的增加，积分漂 移和温度漂移带来的误差比较大。所以这两个传感 器正好可以弥补相互的缺点。而互补滤波方法针对 两者的特性，通过调节两者测量角度值的比重，实现 了陀螺仪和加速度计间的角度相互融合。 Ａｎ＝ａｇｙｒｏ（Ａ（ｎ－１）＋ｗｇｙｒｏ＊ｄｔ）＋ｂａｃｃ＊Ａａｃｃ （１） 式（１）中，Ａｎ 表示第 ｎ 次滤波后的角度，Ａ（ｎ－ １） 表示第 ｎ－１ 次滤波后的角度，ａｇｙｒｏ 表示陀螺仪
载
人
两
载人两轮平衡车的研究与制作
轮 平
衡
车
Resear ch & Pr oduct i on f or Manned Two- wheel Bal anci ng Vehi cl e
的
研
究
邓敏林 刘喜兵 俞志强 王春来 杨振华
与
Ｄｅｎｇ Ｍｉｎｌｉｎ Ｌｉｕ Ｘｉｂｉｎｇ Ｙｕ Ｚｈｉｑｉａｎｇ Ｗａｎｇ Ｃｈｕｎｌａｉ Ｙａｎｇ Ｚｈｅｎｈｕａ
图二 摇控部分结构图
3 系统控制架构 小车在实现动态平衡的过程中，会不停地根据
车身的偏转姿态值整定增量式 ＰＩＤ 的输出，调整 ＰＷＭ 占空比，以此控制电机转向和转速，达到控制 自身平衡的目的。系统控制流程如图三所示。
254
图三 系统控制流程图
4 算法设计 系统主要算法包括角度融合和电机控制两个部
图如图四所示。
增量式 ＰＩＤ （６）
（７）
255
科技广场 2013.2
（８） 式（４）、（５）、（６）中，Ａ、Ｂ、Ｃ 都需要自己给定。 ｕｋ＝ｕｋ－１＋△ｕｉ
图四 电机控制流程图
5 结束语 本次制作是想通过设计制作一款性能可靠且价
格适中的平衡电动车，实现其实用价值，同时也为平 衡车在国内的推广以及节能减排、减少污染作出一 点贡献。
硬件框架如图一所示。 2 硬件电路设计
一个载人电动车整体的运行功能，首先取决于 它的电源模块和电机驱动模块。
２．１ 电源和驱动 本设计电源部分分为两块：一部分为电机供电，
253
科技广场 2013.2
图一 硬件框图
不经过降压处理直接由 ３６Ｖ 锂离子电池供给；另一 部分为控制系统供电，采用 １２Ｖ 锂离子电池经过稳 压 芯 片 ＬＭ３１７ 和 ＬＭ１１１７－３．３ 来 降 压 得 到 ５Ｖ 和 ３．３Ｖ，给控制系统各个部分供电。采用独立供电的方 式，减小了电路之间的相互影响。
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ｔｅｒ ａｎｄ ＥＮ－０３ ｇｙｒｏｓｃｏｐｅ ａｓ ｔｈｅ ｃａｒ ｓｔａｔｅ ｓｅｎｓｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｓ， ａｎｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｉｄ ｏｆ Ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌ ＰＩＤ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ＭＣＵ＇ｓ
ＰＷＭ ｗａｖｅ ｏｕｔｐｕｔ ａｎｄ ｔｈｅ ＭＣ９Ｓ１２ＸＳ１２８ＭＡＬ ｃｈｉｐ， ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｄｙｎａｍｉｃ ｂａｌａｎｃｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ．
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ＮＲＦ９０５ 所需的 ３．３Ｖ 电压是先通过 ＬＭ３１７ 得 到 ５Ｖ 电压，再通过 ＬＭ１１１７－３．３ 将 ５Ｖ 转为 ３．３Ｖ 得 到。
因为制作的平衡车在保持平衡时电机会经常启 动和改变转动方向，启动时电流会非常大，对驱动的 要求比较高。为了方便，电机驱动模块是从网上购 买。其额定电压 ３—３６Ｖ，额定电流：３０Ａ，峰值电流： １１０Ａ。驱动模块工作原理如表一所示。
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设计时利用了飞思卡尔的 ＭＣ９Ｓ１２ＸＳ１２８ＭＡＬ 单片机，ＡＤＸＬ３４５ 加速度传感器，ＥＮＣ 微机电陀螺 仪和 ＮＲＦ９０５ 无线模块。用 ＮＲＦ９０５ 完成遥控器的 发送和接收。遥控器的输入量是模拟量，输出量是数 字量。控制器接收到遥控传来的数据，再控制车前进 后退与左右转向。
本文以实用、易于上手为目的，实例讲解载人两 轮自平衡系统的设计制作过程。 1 硬件框图
表一 30A 双路电机驱动模块工作原理表
２．２ 倾角传感器 ＡＤＸＬ３４５ 三轴加速度传感器是一种可对物体 运动过程中的加速度进行测量的电子设备。其工作 原理是传感器首先由前端感应器件感测加速度的大 小，然后由感应电信号器件转为可识别的电信号，这 个信号是模拟信号。ＡＤＸＬ３４５ 中集成了 ＡＤ 转换 器，可以将模拟信号数字化。通过 ＩＩＣ 串行接口输出 数据。我们只需要通过反正切运算推算出芯片此时 的空间角度变化值。加速计在长时间内工作的可信 度比陀螺仪高，但容易受车体震动和车体旋转的影 响。在本系统中，我们使用了加速度计 Ｙ 轴和 Ｚ 轴 的加速度输出作为陀螺仪的角度互补值。 多数惯导系统需要角度信号。陀螺仪输出的是 角速度信号，是瞬时量，需要对角速度进行积分得到 角度变化量。但陀螺仪的原理决定了它的测量基准 是其本身，并不是系统外的绝对参照物，加上积分时 间 Ｔ 不可能无限小，积分的累积误差会随着时间的 流逝越来越大，最终导致输出角度与实际不符，所以 陀螺仪只能工作在相对较短的时间内。需要长时间 得到准确的角度，就需要加速度计与陀螺仪相互进 行修正配合使用。 ２．３ 遥控部分 遥控部分结构如图二所示。