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PID控制在地面轮式机器人中的运用 被引量：15
1
作者 胡安琪 《河北电力技术》 2018年第5期58-62,共5页
作为未来生活、生产中的重要组成部分,二轮式机器人的智能化道路开始越走越远。本文将对地面轮式机器人进行研究,从技术层面解析平衡机器人的工作原理,对它的机械设计和控制单元进行探索,设计一种新的两轮平衡机器人方案,并通过对机器... 作为未来生活、生产中的重要组成部分,二轮式机器人的智能化道路开始越走越远。本文将对地面轮式机器人进行研究,从技术层面解析平衡机器人的工作原理,对它的机械设计和控制单元进行探索,设计一种新的两轮平衡机器人方案,并通过对机器人进行直线任务、急停任务、后退任务等实验,表明该方案的系统性能满足设计要求。 展开更多
关键词 PID控制 地面轮式机器人 两轮平衡
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基于STM32的双轮平衡机器人的控制系统设计 被引量：8
2
作者 范淇元 覃羡烘 李洪毅 《自动化与仪表》 2018年第3期18-21,41,共5页
为了使得机器人在一些复杂的环境和任务中能够更好更平稳地移动,该文设计了双轮平衡机器人的控制系统方案,以MPU6050作为双轮平衡机器人的姿态检测模块来调整平衡倾角的大小,并选用单片机STM32F103C8T6为控制核心驱动电动机产生前进或... 为了使得机器人在一些复杂的环境和任务中能够更好更平稳地移动,该文设计了双轮平衡机器人的控制系统方案,以MPU6050作为双轮平衡机器人的姿态检测模块来调整平衡倾角的大小,并选用单片机STM32F103C8T6为控制核心驱动电动机产生前进或后退加速度来保持机器人身体平衡的状态。还采用PID控制算法控制电机,让双轮平衡机器人在保持平衡的同时实现向前、向后及转弯运动。另外,引入蓝牙作为双轮平衡机器人的遥控方式。最终完成了双轮机器人控制系统的测试,验证了系统的可行性,大大提高了双轮平衡机器人平衡能力和抗干扰能力。 展开更多
关键词 两轮平衡 MPU6050 平衡倾角 STM32F103C8T6 PID 蓝牙
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基于STM32的两轮自平衡遥控小车设计 被引量：3
3
作者 张建强 杨标 +1 位作者 刘毅 徐建 《科技视界》 2016年第26期357-357,349,共2页
两轮自平衡小车作为一种新型的交通工具,其驾驶的方式新颖,深受年轻一族喜爱,且由于是采用的电力驱动,属于清洁能源,对于缓解日益严重的大气污染、能源危机和交通拥堵问题,是一种比较好的解决方式,同时由于两轮自平衡小车的结构不稳定性... 两轮自平衡小车作为一种新型的交通工具,其驾驶的方式新颖,深受年轻一族喜爱,且由于是采用的电力驱动,属于清洁能源,对于缓解日益严重的大气污染、能源危机和交通拥堵问题,是一种比较好的解决方式,同时由于两轮自平衡小车的结构不稳定性,给控制的算法提出了很大的挑战,同时由于这个原因平衡车也成为了一种检验控制算法的良好平台。本平衡车使用STM32单片机作为控制核心,通过电机编码器与陀螺仪实时获得小车速度与姿态数据,运用PID控制算法使得小车能够保持平衡。 展开更多
关键词 两轮平衡 STM32单片机 PID
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基于卡尔曼滤波的两轮平衡姿态检测系统设计 被引量：1
4
作者 贾勇 陈晓飞 《计算机测量与控制》 2020年第12期53-56,共4页
针对传统两轮平衡检测系统易受噪声等环境因素影响,导致测量产生误差的现象,提出基于卡尔曼滤波的两轮平衡系统设计;选择SCA610-CA1H1G型号姿态传感器,以MEMS技术为基础设计姿态传感器结构,具备可选择的多种数据输出模式;选取36 V电源将... 针对传统两轮平衡检测系统易受噪声等环境因素影响,导致测量产生误差的现象,提出基于卡尔曼滤波的两轮平衡系统设计;选择SCA610-CA1H1G型号姿态传感器,以MEMS技术为基础设计姿态传感器结构,具备可选择的多种数据输出模式;选取36 V电源将3个12 V 12 AH的铅酸电池利用串联在一起,为系统提供充足电源;设计主控芯片Pentium II/III/4系列CPU,将它的状态信息描述和对外输出;设计基于卡尔曼滤波的去噪流程,构建误差修正模型,通过四元数转旋转矩阵转移到当前设备坐标系上处理,由此获取姿态矩阵从本体坐标系旋转到另一个坐标系的过程,对测量数值进行归一化处理,可得到无量纲标量;使用定时采样三阶逼近法,更新四元数,完成姿态检测;由实验结果可知,无论是在0~15 dB噪声环境,还是15~30 dB噪声环境下,系统监测精准度最高为92%,为汽车、航天领域提供设备支持。 展开更多
关键词 卡尔兹曼滤波 两轮平衡 姿态检测 传感器
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Cyber15队智能汽车竞赛技术报告(节选)
5
作者 吕修文 金至卓 吕哲鸣 《电子产品世界》 2012年第12期74-76,共3页
车模使用飞思卡尔加速度传感器MMA7260以及村田公司ENC-03陀螺仪进行卡尔曼融合,获取车模直立姿态。使用电容电感组成的谐振电路检测电磁信号幅值。通过二轮差速进行车模的转向。
关键词 FREESCALE 智能车 电磁 两轮平衡 卡尔曼滤波
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两轮自平衡机器人的LQR实时平衡控制 被引量：11
6
作者 张金学 掌明 《自动化与仪表》 北大核心 2013年第5期5-9,共5页
两轮平衡机器人已经成为能够为日常机器人提供未来运动方式的一个研究领域。两轮平衡机器人区别于传统形式的机器人,它需要必须具有一个独特的稳定控制系统来保持其直立。为了平衡系统该文利用平衡机器人的动态模型设计控制器,测试LQR... 两轮平衡机器人已经成为能够为日常机器人提供未来运动方式的一个研究领域。两轮平衡机器人区别于传统形式的机器人,它需要必须具有一个独特的稳定控制系统来保持其直立。为了平衡系统该文利用平衡机器人的动态模型设计控制器,测试LQR在平衡系统的实用性并评估其性能。仿真结果表明LQR控制器可以稳定系统,并且在平衡基于倒立摆模型的两轮自平衡机器人时表现出满意的结果。 展开更多
关键词 两轮平衡机器人 LQR 平衡 倒立摆
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双闭环PID控制的两轮平衡小车设计与实现 被引量：5
7
作者 黄强 唐杰 +2 位作者 林立 王源明 朱群峰 《邵阳学院学报（自然科学版）》 2020年第3期35-39,共5页
针对多变量、强耦合、高度不稳定,非线性的两轮平衡小车控制问题进行了研究,采用双闭环PID控制算法对小车进行了控制。角度环采用PD控制算法,速度环采用PI控制算法,速度环弥补了角度环控制的不足。系统利用超声波检测回来的小车与物体... 针对多变量、强耦合、高度不稳定,非线性的两轮平衡小车控制问题进行了研究,采用双闭环PID控制算法对小车进行了控制。角度环采用PD控制算法,速度环采用PI控制算法,速度环弥补了角度环控制的不足。系统利用超声波检测回来的小车与物体的距离,通过区间判断来叠加或减小一个固定值控制PWM脉冲的占空比,增加系统的响应速度。搭建了两轮平衡小车样机,通过系统的软硬件设计、调试及运行情况,验证了双闭环PID控制算法的有效性,实现了小车稳定平衡控制。 展开更多
关键词 双闭环 两轮平衡小车 PID控制 PWM 角度环 速度环
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基于卡尔曼滤波与PD两轮平衡小车的控制研究 被引量：5
8
作者 张圆圆 黄天宇 《装备制造技术》 2015年第6期5-7,11,共4页
两轮平衡小车控制的关键是姿态控制,姿态控制的核心是控制算法。以陀螺仪和加速度计传感器为一体的传感器作为平衡小车姿态检测装置,在两轮自平衡小车数学模型建立的基础上,提出卡尔曼滤波算法来实现陀螺仪数据与加速度计数据的数据融合... 两轮平衡小车控制的关键是姿态控制,姿态控制的核心是控制算法。以陀螺仪和加速度计传感器为一体的传感器作为平衡小车姿态检测装置,在两轮自平衡小车数学模型建立的基础上,提出卡尔曼滤波算法来实现陀螺仪数据与加速度计数据的数据融合,PD控制算法来实现两轮平衡小车的姿态自平衡控制。 展开更多
关键词 两轮平衡车 卡尔曼滤波算法 数据融合 PD控制算法
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两轮平衡车的控制系统设计
9
作者 徐振峰 杨家健 杨杨 《黄河科技学院学报》 2023年第5期84-88,共5页
两轮平衡车具有便携、低碳等优点,近几年深受人们喜爱。研究两轮平衡车的自平衡控制问题,以STM32单片机为主控制器来搭建两轮平衡小车系统。采用集陀螺仪和加速度计为一体的MPU6050姿态传感器,用于获取小车的姿态信息。采用PID控制算法... 两轮平衡车具有便携、低碳等优点,近几年深受人们喜爱。研究两轮平衡车的自平衡控制问题,以STM32单片机为主控制器来搭建两轮平衡小车系统。采用集陀螺仪和加速度计为一体的MPU6050姿态传感器,用于获取小车的姿态信息。采用PID控制算法,实现了对小车的自平衡控制。采用卡尔曼滤波算法,用以对包含在数据信息里的系统扰动和数据采集误差进行最优估计。最后,对小车的运行稳定性进行了测试。设置了4种坡度的运行路面,即0°、15°、30°和45°,依次测试了小车运行的平稳性。测试结果表明,当坡度不超过15°时,小车能够实现静止平衡、运动平衡以及稳定刹车等功能。当坡度达到30°时,小车仍能够平稳爬过斜坡,但在斜坡上保持静止平衡则较为困难。相关研究结果为进一步提升两轮平衡车的自平衡性能奠定了一定基础。 展开更多
关键词 两轮平衡车 姿态传感器 PID控制 卡尔曼滤波
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基于PID与LQR的两轮平衡小车控制算法的仿真研究 被引量：4
10
作者 李洋 梁义维 《机械工程与自动化》 2011年第6期7-8,10,共3页
两轮平衡小车是一种非线性、强耦合、多变量的系统,是检验各种控制方法处理能力的典型装置。在ADAMS与MATLAB软件平台下,应用PID与LQR两种控制算法对两轮平衡小车的控制效果进行研究。研究表明:LQR的控制效果较好,适应性更好。
关键词 两轮平衡小车 PID与LQR 控制算法 仿真
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OC学习机制的两轮平衡车模糊自平衡控制
11
作者 任红格 吴启隆 史涛 《机械设计与制造》 北大核心 2023年第5期283-286,共4页
针对两轮平衡车的自平衡控制问题,为了提高平衡车自学习和自平衡能力,受操作条件反射原理启发,以模糊规则为基本模型,引入学习OC学习机制,提出一种具有学习能力的模糊控制器,能够使平衡车自主学习获得模糊控制规则,实现控制器设计自动化... 针对两轮平衡车的自平衡控制问题,为了提高平衡车自学习和自平衡能力,受操作条件反射原理启发,以模糊规则为基本模型,引入学习OC学习机制,提出一种具有学习能力的模糊控制器,能够使平衡车自主学习获得模糊控制规则,实现控制器设计自动化。OC学习机制根据状态的评价值序列对模糊规则表进行修正,经过多次修正后,可针对每一个状态获得合理的输出。仿真实验表明,控制器能够自主设计模糊规则,具有一定自主学习能力。两轮平衡车在多次迭代学习后可以自主从倾角不稳定恢复到直立平衡状态。 展开更多
关键词 两轮平衡车 模糊控制 OC学习算法 自适应控制
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改进的两轮直立车多回路控制 被引量：3
12
作者 王英杰 孟威 +2 位作者 李灵恩 姚晓晨 张宁博 《自动化与仪表》 2019年第12期39-44,共6页
两轮直立车传统单回路PID闭环算法实现简单,成为常用的基础算法,但直立车系统具有非线性、欠驱动、高阶次、自然不稳定等特点,单级PID不能实时有效地进行调节,且由于直立环与速度环并联产生耦合,导致在车速较高时该方法的控制不稳定。... 两轮直立车传统单回路PID闭环算法实现简单,成为常用的基础算法,但直立车系统具有非线性、欠驱动、高阶次、自然不稳定等特点,单级PID不能实时有效地进行调节,且由于直立环与速度环并联产生耦合,导致在车速较高时该方法的控制不稳定。针对这一问题,采用比值法、四元数-互补滤波法和平均速度法提高车辆和环境信息的准确度,并设计了串级行驶和串级转向PID控制系统。经过实际调试和与传统方案的数据对比分析,结果显示,两轮直立车在平衡保持跟踪和循迹方面的稳定性、抗干扰能力以及控制精度都获得了较大提升。 展开更多
关键词 串级控制 直立车 姿态控制 转向控制 两轮平衡车 两轮机器人
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基于串行PID的两轮平衡机器人制作方案设计与实现 被引量：4
13
作者 颜宋宋 李辉 +3 位作者 陈海生 吴友爱 吴帅宇 朱向冰 《电子世界》 2018年第3期122-123,共2页
为解决目前两轮平衡机器人运行平稳度欠佳,参数调节过程复杂等问题,本文以串级PID算法替代单级PID算法,实现了基于单片机的两轮平衡机器人方案。通过对硬件电路、控制策略、机械结构、姿态解算算法、图像信息分析处理等方面的优化,实现... 为解决目前两轮平衡机器人运行平稳度欠佳,参数调节过程复杂等问题,本文以串级PID算法替代单级PID算法,实现了基于单片机的两轮平衡机器人方案。通过对硬件电路、控制策略、机械结构、姿态解算算法、图像信息分析处理等方面的优化,实现了直立串级、速度串级以及方向串级三重串级PID算法控制。实验表明,本文设计的两轮自平衡机器人技术方案可靠,参数易于调节,车体运行快速平稳运行。 展开更多
关键词 控制 PID算法 两轮平衡机器人 串级PID控制
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两轮平衡机器人控制系统设计与仿真研究 被引量：4
14
作者 韩竺秦 张丽娜 《软件导刊》 2019年第3期86-90,共5页
介绍了两轮自平衡机器人研究现状,建立系统动力学模型,并用MATLAB进行仿真验证控制方法的有效性。设计了自平衡机器人控制系统,包括软件和硬件系统。传感器采用陀螺仪以及加速度检测两轮自平衡机器人重力方向的倾斜角度和车轮的旋转加... 介绍了两轮自平衡机器人研究现状,建立系统动力学模型,并用MATLAB进行仿真验证控制方法的有效性。设计了自平衡机器人控制系统,包括软件和硬件系统。传感器采用陀螺仪以及加速度检测两轮自平衡机器人重力方向的倾斜角度和车轮的旋转加速度。经过STM32控制器处理后,采用LQR最优控制策略控制电机调整车轮状态使机器人保持平衡。通过实验样机验证了自平衡机器人控制策略的可行性。 展开更多
关键词 STM32 两轮平衡机器人 LQR控制策略 动力学控制 传感器
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两轮直立代步平衡车的设计与实现 被引量：3
15
作者 徐光宪 高念 《计算机应用与软件》 CSCD 2016年第2期58-62,共5页
针对市面上昂贵的两轮平衡车,提出一种廉价的两轮直立代步平衡车的设计方案。通过改进卡尔曼滤波算法对加速度传感器和陀螺仪输出的数据进行融合得到准确姿态,采用功率NMOS设计大功率电机驱动电路,设计PID控制器实现直立代步平衡车的动... 针对市面上昂贵的两轮平衡车,提出一种廉价的两轮直立代步平衡车的设计方案。通过改进卡尔曼滤波算法对加速度传感器和陀螺仪输出的数据进行融合得到准确姿态,采用功率NMOS设计大功率电机驱动电路,设计PID控制器实现直立代步平衡车的动态平衡和转向控制。经过实际路况测试,车子运行灵活,能够适应各种路况,最大爬坡角度为30°,时速最大15 km/h,行程60 km。系统成本在1300 RMB左右,有很高的性价比。 展开更多
关键词 两轮平衡车 陀螺仪 加速度计 卡尔曼滤波PID控制
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基于模糊算法的双轮机器人垃圾分类设计 被引量：2
16
作者 王文韬 胡立夫 +2 位作者 苏安琪 姬晓飞 吴宏刚 《国外电子测量技术》 北大核心 2022年第12期133-139,共7页
随着科技进步,人们的生活越来越便利方便,但垃圾分类工作在居民区等前端地区仍存在处理不方便、效率不高等问题。为了解决此类问题,研究并设计了一种基于模糊算法的两轮底盘垃圾分类机器人,其采用模糊算法实现两轮直立底盘的自平衡和灵... 随着科技进步,人们的生活越来越便利方便,但垃圾分类工作在居民区等前端地区仍存在处理不方便、效率不高等问题。为了解决此类问题,研究并设计了一种基于模糊算法的两轮底盘垃圾分类机器人,其采用模糊算法实现两轮直立底盘的自平衡和灵活移动,结合YOLO实时目标检测技术,来实现跟踪并分类垃圾的功能。实验结果表明,机器人能够承受较大干扰并在复杂环境下快速响应,完成垃圾的自动拾捡工作,避障成功率和垃圾回收率可达90.3%和84.2%以上,该机器人具有广阔的应用价值。 展开更多
关键词 垃圾分类 两轮平衡机器人 模糊控制 深度学习 目标检测
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两轮自平衡车的设计与实现 被引量：2
17
作者 刘瑞歌 宋锋 张胜金 《滨州学院学报》 2016年第4期75-79,共5页
以飞思卡尔E车模为模型,意法半导体stm32为控制核心,设计了一个两轮自平衡车。阐述了平衡车的硬件组成和软件设计,设计了单片机最小系统、电源模块、姿态检测模块的电路。给出了软件的总体设计框图,包括卡尔曼滤波算法、姿态检测和PID... 以飞思卡尔E车模为模型,意法半导体stm32为控制核心,设计了一个两轮自平衡车。阐述了平衡车的硬件组成和软件设计,设计了单片机最小系统、电源模块、姿态检测模块的电路。给出了软件的总体设计框图,包括卡尔曼滤波算法、姿态检测和PID控制算法。该平衡车能够实现稳定、可靠地车体直立、匀速以及转向功能,表明算法准确有效。 展开更多
关键词 单片机 两轮平衡车 卡尔曼滤波 控制电路 人机交互
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两轮自平衡车控制系统的研究 被引量：2
18
作者 詹友基 应廉泽 戴福全 《福建工程学院学报》 CAS 2018年第6期511-515,共5页
分析了两轮自平衡车的总体原理及数学模型,针对单个传感器在两轮平衡车姿态检测中存在的干扰和漂移误差问题,采用互补滤波算法对加速度计和陀螺仪输出的数据进行融合演算,对噪声干扰进行了良好的抑制,提高了输出姿态角的准确性。针对两... 分析了两轮自平衡车的总体原理及数学模型,针对单个传感器在两轮平衡车姿态检测中存在的干扰和漂移误差问题,采用互补滤波算法对加速度计和陀螺仪输出的数据进行融合演算,对噪声干扰进行了良好的抑制,提高了输出姿态角的准确性。针对两轮平衡车自平衡控制问题,采用比例、积分、微分控制器,使平衡车的平衡系统得到良好的直立平衡控制。仿真数据和实验结果表明,该方法解决了单个传感器对姿态角测量误差大的问题,达到要求的控制性能。 展开更多
关键词 两轮平衡车 互补滤波 PID 数学建模 MATLAB
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两轮自平衡机器人 被引量：2
19
作者 龚瑞 袁维君 曾依莹 《科技视界》 2015年第36期93-94,153,共3页
针对于现在流行的两轮自平衡车,设计了一个与其原理相似的研究性两轮自平衡机器人系统。该系统以瑞萨RL78/G13单片机为主控制器,通过MPU6050陀螺仪采集加速度和角速度数据,采用软件滤波和四元素融合算法得到机器人姿态,最后利用PID控制... 针对于现在流行的两轮自平衡车,设计了一个与其原理相似的研究性两轮自平衡机器人系统。该系统以瑞萨RL78/G13单片机为主控制器,通过MPU6050陀螺仪采集加速度和角速度数据,采用软件滤波和四元素融合算法得到机器人姿态,最后利用PID控制算法计算电机的PWM值以控制电机的合理转动,使机器人保持平衡和运行。 展开更多
关键词 两轮平衡机器人 单片机 陀螺仪 四元数融合 PID
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无动量轮双模式纵向两轮平衡车关键技术研究
20
作者 王倩颖 傅怀梁 杨永杰 《南通职业大学学报》 2022年第2期76-81,共6页
研究了无动量轮双模式前后纵向两轮平衡车的关键技术。针对陀螺仪采集的数据进行滑动滤波与互补滤波,优化得到姿态信息;不采用动量轮,设计程序对舵机和电机进行精确控制,以实现平衡车的动态平衡。实验结果表明,该纵向两轮平衡车姿态解... 研究了无动量轮双模式前后纵向两轮平衡车的关键技术。针对陀螺仪采集的数据进行滑动滤波与互补滤波,优化得到姿态信息;不采用动量轮,设计程序对舵机和电机进行精确控制,以实现平衡车的动态平衡。实验结果表明,该纵向两轮平衡车姿态解算信息准确,控制决策可行,降低了舵机和电机的耦合关系的影响,在多种路面环境下电磁自主循迹与蓝牙遥控两种模式均可满足自平衡的需求。 展开更多
关键词 公共自行车 智能化 两轮平衡车 动量轮 陀螺仪 滑动滤波
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