摘要：两轮自平衡代步小车集姿态信息感知、电机驱动、动态平衡控制于一体,设计难点在于姿态信息准确感知与自平衡控制。姿态信息感知通过带有自适应降阶卡尔曼滤波器的陀螺仪、加速度计集成传感器来实现。针对传统PID、LQR、人工神经网络等自平衡控制方式的缺陷与不足,提出采用模糊PID控制。利用陀螺仪、加速度计、ARM微处理器、语音播报、LoRa通信等技术,设计出基于模糊PID的两轮自平衡代步小车。详细阐述了系统工作原理、系统架构、硬件设计及相关程序设计。实践表明,基于模糊PID的两轮自平衡代步小车具有平衡稳定、续航距离远、语音预警、遥控等特点。

摘要：要使两轮自平衡小车协同运动、平衡稳定、有效控制,最为关键的首要因素是准确、快速地解算出其运动姿态信息。该文针对姿态信息解算的卡尔曼滤波解算复杂、运算量大等缺点,采用互补滤波将倾角、加速度传感器信息进行数据融合、优化,得到与实际姿态信息相一致的最优估计值。再综合视觉传感器,两轮自平衡小车自动调整运动姿态、及时修正并回归至平衡位置,实现平稳控制。提出利用传感器—倾角、加速度、磁力计、视觉,互补滤波,ARM微控制器,4G通信等多种技术,设计出基于互补滤波的两轮自平衡小车。详细阐述了工作原理、系统架构、硬件设计及姿态信息检测、互补滤波、方向检测等算法。实践表明,基于互补滤波的两轮竞速自平衡小车姿态解算准确快速、运动控制精准、转弯快速。