智能车毕业论文!!.doc

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1、47摘要近年来，双轮自动平衡机器人的探究取得了迅猛的进展，双轮自动平衡很小车的动力学体系是一种多变量、非线性、强耦合的体系，是检验各种操控方法的典型装置。同时由于它具有体积很小、运动灵活、零转弯半径等特点，必将会在军用和民用领域有着广泛的应用前景。本文关键介绍了基于FreescaleMC9S12XS128控制器为操控核心的双轮自动平衡很小车体系，以验证经典的PID操控在动态平衡体系上的操控效果。在该体系上，姿势传感器采用MPU6050，控制器在收集到姿势数据后，采用Kalman滤波器对得到的数据进行融合

2、，并在此基础上分析不同滤波方法的效果。借助增量式PID操控PWM的输出和利用TB6612FNG操控马达的转向以及转速，从而达成了很小车的自动平衡操控。关键词：双轮自动平衡体系；Kalman滤波；数据融合；HCS12；MPU6050.47Designandimplementationoftwo-wheeledself-balancingvehicleAbstractInrecentlyyears,theresearchoftwo-wheeledself-balancingrobothasmadearapi

3、ddevelopment,thedynamicssystemoftwo-wheeledself-balancingvehicleisamultivariable,nonlinear,strongcouplingsystem,andalso，it’satypicaldevicestotestavarietyofcontrolmethods.Becauseofithasasmall,flexiblemovementandzeroturningradius.Itwillhaveawiderangeofappl

4、icationsinmilitaryandcivilianfields.Inthearticle,itdescribestheFreescaleMC9S12XS128microcontroller-basedcontroloftwo-wheeledself-balancingvehiclesystemtoverifytheclassicPIDcontrolsysteminthedynamicbalance.Onthissystem,ItusedMPU6050asthecarstatesensingsys

5、tem,anditusedtheKalmanfiltertofusetheobtainedangledata,andanalyzedtheeffectofdifferentfilteringmethodsbasedonthis.WithincrementalPIDcontrolPWMoutputanduseTB6612FNGsteeringandspeedcontrolmotors,enablingthecar'sself-balancecontrolfinally.Keywords:two-wheel

6、edself-balancingsystem;theKalmanfilter;HCS12;MPU605047目录摘要2第1章绪论61.1双轮自动平衡机器人概述61.2双轮自动平衡机器人的进展61.3方案论证及选取71.4关键技术及目标81.4.1姿势数据处理81.4.2操控算法的达成91.4.3目标9第2章双轮自动平衡很小车的原理102.1很小车的站立操控102.2倾斜角度与角速率的测量132.3本章很小结14第3章电子电路设计153.1全体电子电路框图153.2电源电子电路163.3控制器最很小体系1

7、73.3.1S12控制器简介173.3.2MC9S12XS128最很小体系电子电路173.4MPU6050183.4.1MPU6050简介183.4.2I2C通信193.5马达驱动电子电路193.5.1驱动IC介绍193.5.2驱动电子电路设计203.6速率传感器电子电路213.6.1光电编码器介绍213.7无线遥控电子电路213.7.1Pt2262简介213.7.2Pt2262应用223.8液晶显示电子电路233.8.1LCD1602简介233.8.2LCD1602电子电路23473.9车模操控电子电

8、路全图243.10本章很小结26第4章体系软件设计274.1操控算法介绍274.2S12控制器初始化284.2.1锁相环初始化284.2.2PWM部分初始化284.2.3串行通信初始化284.2.4外部中断初始化294.3PID操控的达成294.4姿势数据处理294.4.1角度计算函数294.4.2滤波方法分析与选取294.5很小车的运动操控334.6无线遥控334.7本章很小结33第5章体系调试355.1软件调试工具355.2体系调试工具