本文研究的双轮自平衡小车是一种两轮左右平行布置的小车,也是一种本质不稳定的轮式移动机器人。它有与传统的倒立摆相同的特性,即具有非线性、多变量、强耦合和参数不稳定等,必须对其施加有效的控制手段才能保持它自身的稳定。这使得它成为检验各种控制理论的理想平台。由于其结构简单,适应地形变化能力强,运动灵活敏捷,在很多领域有着广泛的用途。本论文的主要研究内容有以下几方面：首先,建立双轮自平衡小车系统,其中主要包括机电系统和软件程序两个部分。机电系统主要由以MSP430F149单片机为核心的控制系统,加速度传感器和陀螺仪组合的姿态检测系统以及直流无刷电机的驱动系统组成。软件部分是在IAR软件平台下运用C语言编制程序,主要实现对采集到的姿态信号的处理,模糊算法的控制以及电机驱动等功能。其次,针对双轮自平衡小车的简化模型,分别建立了动力学、运动学数学模型。在建立动力学模型时,分别采用了牛顿力学方程和拉格朗日方程来分析,最终得出一致的动力学模型,从而保证了结论的正确性。将系统模型在平衡点附近进行了线性化处理,从而得到了相应的空间状态方程,为小车控制策略和算法研究提供了理论依据。最后,本文采用了模糊控制思想,为双轮自平衡小车设计了模糊控制器。利用ADAMS和MATLAB软件建立了一个虚拟的模糊控制系统,对双轮自平衡小车的控制系统进行了联合仿真,验证了模糊控制算法的合理性。