基于线性CCD的双轮平衡车控制系统设计.pdf

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1、第29卷第4期机电户品开簋与剀新V01．29，No．4垫!鱼圭Z旦Development＆Inno。vationofMachinery＆Electrica。lProductsJul．，2016文章编号：1002—6673(2016)04—038-03基于线性CCD的双轮平衡车控制系统设计秦富康．孟凡曦(东北林业大学机电工程学院，黑龙江哈尔滨150040)摘要：针对双轮车平衡与自动寻迹问题，论文研究了基于线性CCD循迹的双轮平衡车的控制系统．该系统由直立控制，速度控制和导航控制三个闭环子系统组成，能够实现车模直立、加速、减速、循迹

2、和避障等各种复杂动作。使用卡尔曼滤波融合陀螺仪和加速度计的输出值得到平衡车倾斜角度，用编码器采集两轮脉冲，以线性CCD来采集道路信息．再通过PID算法处理后的输出值控制平衡车的直立，速度和方向。经过实验和实际比赛验证，这种控制系统能够稳定控制平衡车，行进速度快．抗干扰性能强。关键词：CCD；平衡车；控制系统；卡尔曼滤波；PID算法中图分类号：TlY275文献标识码：Adoi：10．3969／i．issn．1002—6673．2016．04．014TheControlSystemDesignofTwo-wheeledSelf-ba

3、lancingCarBasedonLinearCCDQmFu—Kang，MENGFan-Xi(SchoolofMechalficalandElectricalEngineering，NortheastForestryUniversity，HarbinHeilongjiang150040，China)Abstract：InordertOsolvetheproblemofbalancecontrolandautomatictracing．thepaperstudiesthecontrolsystemoftWO—wheeledsepb

4、alancingcarbasedonautomatictracingbylinearCCD，thesystemcomposedofthreeclosedloopsubsystemincludinguptightcontrol，speedcontrolandnavigationcontrolcanachievemodelsupright，acceleration，deceleration，tracking，obstacleavoidanceandothercomplexmove-mentsTheinchnedangleofself

5、-balancingcal"wasobtainedbyusingKalnfalteringtOfusetheoutputofgyroscopeandaccelerometer．ThepulsesoftWOwheelwerecollectedbyencoder．ThetrackinformationWascollectedbyhnearCCD．TheseinformationprocessedbyPIDalgorithmwasusedtocontroltheupright，speedanddirectionoftheself-ba

6、lancingcar．Throughexperimentandtheactualgalile，thiscontrolsystemCancontroltheself-balancingcarstably，guaranteefasttravelspeedandstronganti-jammingperformance．Keywords：CCD；self-balancingcar；controlsystem；Kalmanfiltering；PIDalgorithm0引言当前，双轮平衡车越来越受到人群的欢迎。很多人选择它为代步工具。它广

7、泛应用于工厂巡视、个人交通、警察巡逻等多个方面，在超市，学校和工厂等场合经常能看到它们的身影。双轮平衡车有着轻巧灵活，零转向半径等四轮车所不具备的优点。作为一种新型的环保代步工具．它以其易于控制、功耗低、适应能力强等特点．引起了业内研究者的关注。文中以第十届“飞思卡尔”杯大学生智能车竞赛为背景，单片机使用的是飞思卡尔公司的32位Kinetis系列的k60单片机，编译环境为IAR．编程语言是C语言。修稿日期：2016—05—30作者简介：秦富康(1995一)，男，湖北枣阳人，本科学生。主要研究领域：机械电子工程。381系统结构1．

8、1系统总述平衡车运行的整个系统主要包括直立控制、速度控制和导航控制三个闭环系统【1]。以及各个模块的配合。由于车模需要直立运行，并且需要以一定速度沿着赛道不停地转向．所以必须实时的检测车模是否直立，速度大小和赛道信息，以便及时矫正到期望的状态。因此需要利用中断在