两轮自平衡小车的软件设计-开题报告
两轮自平衡小车实习报告
实习报告：两轮自平衡小车设计与实现一、实习背景及目的随着科技的发展，机器人技术在各领域中的应用越来越广泛。
两轮自平衡小车作为一种具有自平衡能力的新型轮式车，能够在工业生产、安防系统、智能家居、物流网等领域发挥重要作用。
本次实习旨在学习和掌握两轮自平衡小车的设计原理和技术，培养实际动手能力和创新能力。
二、实习内容与过程1. 理论研究在实习开始阶段，我们对两轮自平衡小车的基本原理进行了深入研究。
通过查阅相关资料，了解了两轮自平衡小车的运动学模型、控制算法以及硬件系统设计等方面的知识。
2. 硬件设计根据实习要求，我们设计了两轮自平衡小车的硬件系统。
主要包括STM32单片机、陀螺仪、蓝牙模块、电机驱动模块、电源管理模块等。
在设计过程中，我们充分考虑了系统的稳定性和可靠性，选择了合适的硬件组件，并完成了各模块之间的电路连接。
3. 软件设计在软件设计阶段，我们采用了PID控制算法，实现了直立控制、速度控制和方向控制等功能。
通过编写程序，使得两轮自平衡小车能够在一定时间内自助站立并保持平衡。
同时，利用蓝牙模块实现了手机APP远程控制功能，方便用户对小车进行操作和控制。
4. 系统调试与优化在系统调试阶段，我们通过对小车的实际运行情况进行观察和分析，不断调整PID 参数，优化控制策略，提高了小车的平衡控制精度和稳定性。
同时，针对小车在实际运行中可能遇到的各种问题，我们采取了相应的措施，保证了系统的可靠性和安全性。
三、实习成果与总结通过本次实习，我们成功设计和实现了两轮自平衡小车。
小车具备了自平衡能力，能够在不同地形环境中灵活运动。
同时，通过手机APP远程控制功能，用户可以方便地对小车进行操作和控制。
总结：本次实习让我们深入了解了两轮自平衡小车的设计原理和技术，锻炼了实际动手能力和创新能力。
通过实习，我们掌握了PID控制算法在实际控制系统中的应用，学会了如何优化系统参数，提高了系统的控制精度和稳定性。
同时，我们也认识到在实际设计和实现过程中，需要充分考虑系统的可靠性和安全性，以满足实际应用需求。
两轮平衡小车实习报告
两轮平衡小车实习报告一、前言随着科技的不断发展，机器人技术逐渐应用于各个领域，其中两轮平衡小车作为一种具有自平衡能力的新型轮式车，引起了广泛的关注。
本次实习报告主要介绍了两轮平衡小车的原理、设计及实际操作过程。
二、两轮平衡小车原理两轮平衡小车主要由控制系统、传感器、执行器等部分组成。
其工作原理是通过传感器实时检测车体姿态，将车体姿态信息传输给控制系统，控制系统根据车体姿态信息计算出相应的控制策略，并通过执行器实现对车轮的动态调整，使小车保持平衡。
三、两轮平衡小车设计1.硬件设计本次设计的两轮平衡小车采用STM32单片机作为控制核心，配备有MPU6050传感器用于姿态检测，使用TB6612FNG电机驱动模块实现车轮的控制。
此外，还使用了OLED显示屏用于显示实时数据。
2.软件设计在软件设计方面，主要采用了PID控制算法来实现车体的平衡控制。
首先，对MPU6050传感器采集到的数据进行处理，计算出车体的倾角；然后，根据倾角信息计算出控制电压，通过TB6612FNG电机驱动模块对车轮进行控制，以保持车体的平衡。
四、两轮平衡小车实际操作过程1.调试过程在实际操作过程中，首先需要对小车进行调试。
通过调整小车的重心位置，使其能够稳定站立。
调试过程中，发现小车在高速运动时容易失去平衡，通过减小驱动电压，提高小车的稳定性。
2.平衡控制实现在平衡控制实现方面，通过实时检测车体姿态，并根据姿态信息计算出控制电压，实现对车轮的控制。
在实际操作中，发现小车在平衡状态下运行平稳，能够实现前进、后退、转向等基本功能。
3.避障功能实现为了提高小车的实用性，我们为其添加了避障功能。
通过使用HC-SR04超声波传感器，实时检测小车前方的障碍物距离，并在检测到障碍物时，自动调整小车方向，实现避障。
五、总结通过本次实习，我们对两轮平衡小车的原理、设计及实际操作过程有了深入的了解。
两轮平衡小车作为一种具有自平衡能力的新型轮式车，具有占地面积小、转弯灵活等优点，其在未来的应用前景广阔。
双轮自平衡小车小车开题报告(DOC)
Harbin University Of Science And Technology科研训练开题报告两轮自平衡车系统设计学校：哈尔滨理工大学学院：自动化学院专业：电子信息科学与技术班级：电技11-1姓名：邓敏学号：1112020103日期：2014.12.08三、研究方案、技术路线3.1 小车动态平衡的基本原理如下图一所示：图一动态平衡原理图两轮自平衡机器人系统是一个复杂的机电系统，设计两轮自平衡机器人需要设计其机械系统、电系统及软件。
而电系统是包括控制处理器、传感器、执行机构和电源的一个复杂系统。
软件设计需设计机器人的工作流程。
因此要设计一个完整的两轮自平衡机器人系统就需要对这些部分分别进行设计并整合，才能完成两轮自平衡机器人系统的设计。
3.2 两轮自平衡机器人机械系统设计两轮自平衡机器人结构上最显著的特点在于其只有两个轮子，而且这两个轮子要同轴安装分别驱动。
当然，一个完整的两轮自平衡机器人还包括控制处理器、传感器、执行机构、电源等期间。
如何将这些系统部件合理地安装在一起，需要机械结构系统的设计。
这部分的设计由具体安装时根据不同模块的轻重来安排设计，总体上让小车承受的重力基本平衡即可。
3.3 两轮自平衡机器人电系统设计两轮自平衡小车要完成其自平衡的功能，首先需要有其感知器官，感知自身的姿态，例如，倾角、倾角速度等，得到这些信息需要选择一些合适的传感器。
而传感器检测到的信号，需要一个数字处理中心来接收处理，才能成为有用的信息。
因此还需要选择一个嵌入式的处理器。
在嵌入式处理器中，不仅仅要处理来自传感器的信息，还要对这些信息综合分析得出维持机器人平衡的需要采取的措。
两轮自平衡小车的模糊滑模控制研究的开题报告
两轮自平衡小车的模糊滑模控制研究的开题报告第一部分：研究背景随着科技的迅速发展，人们对机器人的需求也越来越大。
而两轮自平衡小车作为其中一种机器人，被广泛应用于各个领域，如军事、安防、医疗、物流等。
在这些领域中，自平衡小车需要能够稳定运行，并具有高精度和高速度的控制能力。
因此，如何实现自平衡小车的精确控制成为当前的研究热点之一。
在自平衡小车控制领域，目前流行的控制方法包括PID控制、模糊控制、神经网络控制等。
其中，模糊控制是一种以模糊集合和模糊规则为基础的控制方法，具有适应性强、灵活性高、在环境变化时能有效地应对等优点。
而滑模控制则是一种对系统动态特性强鲁棒性的控制方法。
第二部分：研究目的与意义本研究旨在结合模糊控制和滑模控制两种控制方法，研究两轮自平衡小车的模糊滑模控制。
通过建立自平衡小车的数学模型，设计模糊滑模控制器，并在MATLAB/Simulink中进行仿真实验，验证控制算法的有效性和鲁棒性。
本研究的意义在于探究一种新的自平衡小车控制方法，以提高自平衡小车的运动精度和鲁棒性，并为未来进一步研究奠定基础。
第三部分：研究内容和方案本研究的研究内容和方案分为以下几个步骤：1. 自平衡小车动力学建模通过对两轮自平衡小车的动力学特性进行分析，建立自平衡小车的运动方程，同时对系统进行状态空间描述，得到系统状态方程。
2. 模糊滑模控制设计基于自平衡小车的数学模型，设计模糊滑模控制器。
其中，模糊控制器通过分析系统输出与期望输出之间的误差，引入模糊规则进行调节；滑模控制器则通过引入滑模面使系统在特定区域内运动，并消除外部扰动的影响。
3. MATLAB/Simulink仿真实验将控制算法输出的控制信号和系统状态方程输入到MATLAB/Simulink模拟平台中，进行仿真实验。
在仿真过程中，模拟外部扰动和干扰，以验证控制算法的鲁棒性和有效性。
第四部分：预期成果通过本研究的探究，预计能够得到以下预期成果：1. 建立两轮自平衡小车的数学模型，并验证模型的准确性；2. 设计模糊滑模控制器，并验证控制算法在控制小车运动中的有效性、鲁棒性和适应性；3. 通过仿真实验，验证控制算法的实用性和优越性。
两轮自平衡小车角度检测软件设计
编号毕业设计（论文）题目两轮自平衡小车角度检测软件设计二级学院应用技术学院专业电气工程及其自动化班级 108217401学生姓名钱艳学号10821740136指导教师周鹏职称讲师时间 2012年5月目录摘要 (I)Abstract............................................................................................................................. I I1 概述 (1)1.1 两轮自平衡小车的研究意义 (1)1.2两轮自平衡小车的发展历程和国内外研究现状 (2)1.2.1 国外研究现状 (2)1.2.2国内研究成果 (3)1.2.3国内外研究分析总结 (4)1.3 本人所做工作 (4)2两轮自平衡小车整体设计 (6)2.1机械系统的设计 (6)2.2 控制系统的设计 (8)2.2.1主控制器模块 (9)2.2.2角度检测模块 (10)3 两轮自平衡小车常见数学模型及控制算法 (11)3.1动力学模型及其参数说明 (11)3.2控制算法的设计 (12)3.2.1平衡控制 (12)3.2.2 直行和转弯控制 (13)3.2.3小车运动的精确控制 (14)4 两轮自平衡小车角度检测的软件设计 (16)4.1 系统模块结构框图 (16)4.2主程序模块 (16)4.3 I2C总线模块 (19)4.3.1 I2C总线的概念 (19)4.3.2 I2C总线的起始和停止条件 (20)4.3.3 数据传输格式 (21)4.3.4 响应 (21)4.4 加速度传感器模块 (22)4.4.1 ADXL345概念 (22)4.4.2 ADXL345的I2C连接 (23)4.4.3 ADXL345的功耗模式 (25)4.4.4 ADXL345的初始化 (26)4.4.5 连续读出ADXL345内部加速度数据 (32)4.5 液晶显示模块 (35)4.5.1 管脚功能 (35)4.5.2 LCD1602控制指令 (36)4.5.3 LCD1602内部显示地址 (37)4.5.4各轴速度的显示 (38)4.5.5 倾角的显示 (41)5 结论 (43)参考文献 (45)附录 (46)文献综述 (58)摘要本文的研究对象是两轮自平衡小车，对两轮自平衡小车的研究能有效地反映控制中的许多典型问题：如非线性问题、鲁棒性问题、镇定问题、随动问题以及跟踪问题等。
两轮自平衡小车设计报告
两轮自平衡小车设计报告设计报告：两轮自平衡小车一、引言二、设计理念本设计希望实现一个简洁、稳定和高效的两轮自平衡小车。
考虑到小车需要快速响应外界环境变化，并迅速做出平衡调整，因此采用了传感器、控制器和执行机构相结合的设计思路。
通过传感器获取小车倾斜角度和加速度等数据，通过控制器对采集的数据进行处理和判断，并通过执行机构实时调整车身的倾斜角度，以实现平衡行走。
三、原理四、硬件结构1.车身结构：车身由两个电机、一个控制器、一个电池和一个平衡摆杆组成。
2.电机：采用直流无刷电机，具有较高的转速和输出功率。
3.控制器：采用单片机控制模块，能够对传感器数据进行处理和判断，并输出控制信号给电机。
4.传感器：主要包括陀螺仪、加速度计和倾斜传感器，用于感知小车的倾斜角度和加速度等数据。
5.电池：提供小车的电力供应，保证小车正常运行。
五、软件控制小车的软件控制主要包括数据处理和判断、控制信号生成和输出三个方面。
1.数据处理和判断：通过获取的传感器数据，包括倾斜角度和加速度等信息，根据预设的控制算法进行数据处理和判断。
2.控制信号生成：根据处理和判断得出的结果，生成相应的控制信号。
控制信号包括电机的转动方向和速度。
3.控制信号输出：将生成的控制信号输出给电机，实现倒立摆的平衡。
六、小车性能测试为了验证小车的设计和功能是否符合预期，进行了多项性能测试。
1.平衡行走测试：将小车放在平坦的地面上，通过传感器检测到小车的当前倾斜角度并进行调整，实现小车的自平衡行走。
2.转向测试：在平衡行走的基础上，通过控制信号调整两个电机的速度差，从而实现小车的转向。
3.避障测试：在平衡行走和转向的基础上，添加超声波传感器等避障装置，实现小车的避障功能。
七、总结通过本设计报告的详细介绍，我们可以看出两轮自平衡小车具备平衡行走、转向和避障等功能，为用户提供了一个稳定、高效的移动平台。
未来，我们将进一步优化小车的设计和控制算法，提高小车的性能和应用范围。
两轮平衡车建模与系统设计的开题报告
两轮平衡车建模与系统设计的开题报告
一、选题背景
随着技术的不断发展，越来越多新型的运动方式开始普及，其中，
两轮平衡车逐渐成为了时尚休闲运动的代表。
而二十一世纪初，随着马
达电动机和陀螺仪等技术的成熟，两轮平衡车得以实现电动化，从而吸
引了更多人的关注。
但是目前，两轮平衡车市场存在着诸多问题，如车
身稳定性、动力系统的优化、安全性等方面，这些问题都需要通过建模
与系统设计加以解决。
二、研究意义
本次研究旨在建立两轮平衡车的动力学模型和控制模型，通过仿真
的方式对两轮平衡车进行控制策略的评估，并提出制约两轮平衡车系统
稳定性和控制性能的因素，从而为两轮平衡车的设计与控制提供必要的
理论基础和技术支持。
三、研究内容
本次研究主要内容包括以下三个方面：
1. 两轮平衡车的动力学建模
2. 控制系统的设计与实现
3. 仿真验证与性能评估
四、研究方法
1. 建立两轮平衡车的动力学模型，包括运动学模型和动力学模型。
2. 设计控制策略，包括PD控制策略、LQR控制策略等。
3. 建立基于MATLAB/Simulink的仿真模型，对两轮平衡车进行模拟。
4. 通过仿真模型验证控制策略的有效性，并对控制性能进行评估。
五、预期目标
本次研究的预期目标为，建立较为准确的两轮平衡车动力学模型和控制模型，实现控制策略的设计与实现，通过仿真验证控制策略的有效性，并提出优化建议。
期望该研究的成果能够为两轮平衡车的设计与控制提供理论依据和技术支持。
二轮平衡车系统的算法研究的开题报告
二轮平衡车系统的算法研究的开题报告一、选题背景随着城市化进程的加快，个人出行工具的种类也越来越多。
而二轮平衡车作为一款新型出行工具，因其小巧便携、省时省力、环保节能等特点，被越来越多的人所青睐。
然而，二轮平衡车的控制技术涉及多个学科，如机械、电子、控制等，其中算法研究是二轮平衡车控制的重要组成部分。
因此，对二轮平衡车控制算法的研究，有着重要的理论和实际意义。
二、研究内容本次开题报告的研究内容为二轮平衡车系统的算法研究，主要包括以下几个方面：1. 算法原理分析：分析二轮平衡车控制算法的原理，对常见的PID控制算法、模糊控制算法、神经网络控制算法等进行深入剖析。
2. 模型建立与仿真：建立二轮平衡车的数学模型，并基于MATLAB平台进行仿真。
3. 实验设计与数据采集：设计实验方案，通过传感器采集实验数据。
4. 算法优化研究：基于实验数据对算法进行优化研究，提高控制效果。
三、研究意义本次研究旨在深入探究二轮平衡车控制算法的原理与实现方式，并在此基础上进行实验验证和优化研究。
对于提升二轮平衡车的控制效果，实现更加精准、稳定的控制具有重要意义。
同时，研究成果也可以为二轮平衡车的进一步研发提供参考。
四、研究方法本次研究采用了文献综述、理论研究、仿真实验、数据采集和算法优化等研究方法，从理论到实验全方位地探讨二轮平衡车算法优化的问题。
五、研究进度目前，本次研究已完成文献综述和算法原理的分析，正在进行二轮平衡车的模型建立和仿真实验设计的工作。
六、预期成果预计本次研究的成果将包括：1. 二轮平衡车控制算法的原理分析和仿真实验结果。
2. 二轮平衡车的控制效果优化研究成果。
3. 研究论文和报告。
七、结论本次研究旨在深入探究二轮平衡车控制算法的原理和实现方式，并通过实验验证和优化研究，提高控制效果。
预期成果包括算法原理分析、仿真实验结果和研究成果等。
通过本次研究的探讨，将探索二轮平衡车控制技术的发展方向，为二轮平衡车的应用和发展提供参考。
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毕业设计(论文)开题报告题目：两轮直立小车的软件设计
院（系）电子信息工程学院
专业电气工程及其自动化
班级090415
姓名吕韬锐
学号*********
导师秦刚
2013年3月5日
1.毕业设计（论文）综述（题目背景、国内外相关研究情况及研究意义）
（1）、题目背景
两轮直立小车技术是一种横跨多个学科的综合技术，随着计算机技术、软件技术、微电子技术、通信技术、材料技术等相关领域的进步而在近年快速发展。
同航天技术一样，两轮直立小车技术的发展水平甚至代表了一个国家的综合科技实力。
（2）、国内外相关研究情况
国外姿态传感器研究现状
由瑞士联邦技术学院工业电子实验室的研究人员研制的名为JOE是由DSP 芯片进行控制的。
它由车架上方所附的重物模拟实际车中的驾驶者。
其外观图如图所示。
国内姿态传感器研究成果
我国在两轮自平衡机器人方面的研究也取得了一定的成就：
西安电子科技大学研究出了自平衡两轮机器人，它是一种两轮式左右并行布置结构的自平衡系统。
它利用伺服放大器ADS作为控制器，选择两个Maxson电机作为执行元件，采用自适应神经模糊控制器对小车这一非线性对象进行大范围控制，从而实现系统的自平衡。
哈尔滨工业大学也有类似的双轮直立自平衡机器人，该系统采用DSP作为控制核心。
车体倾斜角度检测采用加速度传感器和陀螺仪。
利用PWM技术动态控制两台直流电机的转速。
基于这些完备而可靠的硬件设计，使用了一套独特的软件算法，实现了该系统的平衡控制。
（3）、研究意义
随着随着计算机技术、软件技术、微电子技术、通信技术、材料技术的迅
速发展，机器人的发展水平已经同其他技术一样，代表了一个国家的综合科技实力。
两轮直立小车具有高平衡、跟踪、能够适应不同的道路的优点，还具备躲避障碍物的功能人们可以利用多样化的手段进行人机交互，包括语音、网络、无线通讯等，这些都是的越来越广泛的研究更加的需要两轮直立小车技术。
2.本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施
（1）、主要内容
软件的主要功能包括有：
1 各传感器信号的采集、处理；
2电机PWM输出；
3车模运行控制：直立控制、速度控制、方向控制；
4车模运行流程控制：程序初始化、车模启动与结束、车模状态监控；
5车模信息显示与参数设定：状态显示、上位机监控、参数设定等。
（2）、拟采用的研究方案、研究方法
通过实验，查阅文献，建立模型和调试的方法进行研究
上述功能可以分成两大类：
第一类包括1-3功能，它们属于需要时间周期执行，因此可以在一个周期定时中断里完成。
第二类包括4-5功能。
它的执行不需要精确的时间周期。
可以放在程序的主程序中完成。
这两类任务之间可以通过全局变量实现相互的通讯。
主程序框架如错误！未找到引用源。
所示
注：1、正文：宋体小四号字，行距22磅。
2、开题报告装订入毕业设计（论文）附件册。