毕业论文--双轮自平衡电动车控制软件设计.doc


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本科毕业设计(论文)题目:双轮自平衡电动车控制软件设计专业:班级:学号:学生姓名:指导教师:起迄日期:设计地点:摘要本课题设计的双轮自平衡车是一种特殊的轮式移动机器人,采用MC9S12XS128单片机作为主控芯片,可以实现原地回转和任意半径转向,是一种基于倒立摆模型的系统。具有多变量、非线性、强耦合、参数不确定性等动力学特性,是一个极具潜力的实验平台。同时通过对自平衡小车控制进行研究,它的成果能够推广到其他类似的领域,其因而成为了国内外研究的热点之一。本文就双轮自平衡车的设计制作展开。首先对国内外双轮自平衡车发展情况做了简要的介绍,分析了双轮自平衡车的研究意义。在分析双轮自平衡车原理方面上,把直立的双轮自平衡车的数学模型近似归纳为倒立摆模型,通过公式推导得出其平衡原理的基本控制算法。在双轮自平衡车速度控制上采用PID控制原理并对速度控制算法进行推导优化,得出符合要求的控制算法;在硬件制作双轮自平衡车车模方面上,利用机器加工出符合要求的车模框架。运用DXP软件绘制出本课采用的飞思卡尔MC9S12XS128单片机的原理图和PCB图,手工焊接成MC9S12XS128单片机的最小系统,并对其他硬件电路进行简要的设计;在编写双轮自平衡车程序方面上,利用前面推导出的控制算法对系统的I/O口模块、PWM模块、PIT定时中断模块、I2C模块、SCI模块、角度互补滤波模块、速度采集模块等各个模块进行程序编写,最后得出完整的C语言程序;在整个系统调试方面,对硬件电路和软件程序进行调试,对系统各个部分进行完善,最终设计出符合要求的双轮自平衡车。关键词:双轮自平衡车;互补滤波;PID控制;MC9S12XS128单片机;ABSTRACTThetwo-wheeledself-balancedvehicleisarrangedbytwoparalleledwheel-sanditisakindofunstablenaturewheeledmobilerobot.,‘invertedpendulum’,whichisnon-linear,multi-variable,,,strongabilitytoadapttochangingterrain,flexiblemovement,,thedesignoftwo-wheeledself-,thedomesticandforeigndevelopmentofthetwo-wheeledself-balancedvehiclewasintroducedbriefly,andanalysesthesignificanceoftwo-wheeledself--wheeledself-balancingvehicle,Approximatemathematicalmodelofverticaltwo-wheeledself-balancingvehicleintotheinvertedpendulummodel,throughtheformulathebalanceprincipleobtainthebasicalgorithm,Andthetwo-wheeledself-balancingvehiclespeedcontrolusingPIDcontroltheorytooptimizeforspeedcontrolalgorithmderivation,whichmeettherequirementsofthecontrolalgorithm;Inthehardwareaspectsofmakingtwo-wheeledself-balancingvehicle,

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