两轮自平衡小车的软件设计-开题报告.doc
文本预览下载声明
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 090415114
导 师 秦刚
2013年 3月 5日
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
了能像一般的倒立摆完成直线运动外，还可以完成按预定的轨迹运动。 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
3.本课题研究的重点及难点，前期已开展工作
（1）、研究重点及难点
陀螺仪的漂移问题
陀螺仪存在漂移问题引起MEMS陀螺仪输出产生漂移的原因按照其性质具体可分为以下两类：
第一类：有规律的漂移
与加速度无关的漂移：主要由电磁力矩、弹性力矩以及工艺等因素引起；
与加速度成正比的漂移：主要由质量不平衡等因素引起。所谓质量不平衡，是指陀螺组件的质量中心与支承中心不重合。例如，陀螺组件静平衡不精确或材料热膨胀系数不匹配，都会造成陀螺组件的质量中心偏离支承中心，从而形成质量不平衡力矩；
与加速度平方成正比的漂移：主要由陀螺仪结构中的弹性形变等因素引起。
第二类:随机性质的漂移
MEMS陀螺随机性质的漂移主要源自于由摩擦、温度梯度等因素引起的干扰力矩。这种干扰力矩没有确定的规律性，无法用简单的方法进行
显示全部