两轮自平衡电动车的关键技术研究-精密仪器及机械专业毕业论文.docx

哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明:本论文的所有工作,是在导师的指导下,由: 作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用己在l 文中指出,并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。,作者(签字):制日期: 加彦年;月9日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定,即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据^k 库进行检索,可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本‘ 学位论文,可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文(圈在授予学位后即可 口在授予学位12个月后 口解密后)由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者(签字):雹勃 导师(签字):毛霹日期: 劢,D年3月y日 3咖年三月?日哈尔滨‘I:稗人学硕十学何论文摘 要两轮白平衡电动车是一种新型的交通工具,它一改电动自行车和摩托车车轮前后排列方式,而是采用两轮并排固定的方式,这种结构将给人们带来一种全新的驾驭感受。两轮自平衡电动车仅靠两个轮子支撑车体,采用蓄电池提供动力,由两个直流无刷电动机驱动,采用多处理器、姿念感知系统、r^¨●弋 控制算法及车体机械装置共同协调控制车体的平衡,仅靠人体重心的改变便可以实现车辆的启动、加速、减速、停止等动作。本文对衡电动车的研究现状加以总结,并提出两轮自平衡电动车的设计过程中所涉及到的关键技术问题。本文以两轮自平衡电动车为研究对象,对其设计方法进行了详细地介绍。针对传统的立式两轮自平衡电动车在安全性及舒适性方面的不足,设计出了一种新式的机械结构,使得两轮自平衡电动车更具安全性,并且缓解了由于长时间驾驶给驾驶者带来的疲劳感。两轮自平衡电动车采用多处理器协同工作的硬件模式,通过对其硬件系统进行设计与调试,满足了电动车系统的控制要求。为了确定电动车运动姿态,设计了以硅微陀螺仪和加速计为传感器的姿态感知系统,并针对其传感器的误差模型,提出了利用卡尔曼滤波(Kalmanfilter)对电动车车体姿态进行最优估计的方法,此种方法可提高两轮自平衡电动车的控制精度。^ 两轮自平衡电动车的所有运动方式都以平衡控制为自仃提,因此,平衡控制是两轮自平衡电动车运动中的关键。本文利用拉格朗同方程建立了两轮白~ 平衡电动车的动力学模型,并在此基础上设计了基于线性二次型最优调节器(LQR)的自平衡控制器,以此实现电动车的平衡控制。针对两轮自平衡电动车的控制系统响应快、任务多等特点,设计出了基于gC/,使得系统的实时性得到了很大程度地提高。关键词: 自平衡;电动车:多处理器;直流无刷电动机哈尔滨T种人学硕十学何论文ABSTRACTTwo‘wheeledself-balancingelectricvehicleisanewtypeoftransport,anditisnotlikeanelectricbicycleandmotorcyclewhosewheelsfixedinthefrontandf rear,insteadofusingthewayfixedsidebyside, batteryprovidespower,-processor,attitudesensingsystem,controlalgorithmandmachineofthebodyworkcooperatetocontrolthesystem’,acceleration,deceleration,,homeandabroad,thecurrentdevelopingstatusoftwo—wheeledself-balanc