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双轮自平衡车因其动力学系统同时具有多变量,非线性,不稳定,强耦合等特性,在研究各种控制方法等方面是较为领先的领域,所以双轮自平衡车的发展引起了人们广泛的关注。双轮自平衡车可以用倒立摆模型进行分析,因其系统极其不稳定,务必要用强效巧妙的控制方法才能维持其稳定。系统整体上主要由姿态传感子系统、CPU处理子系统、驱动子系统三部分构建而成,其中获取精确的姿态信息以及将获得数据进行融合和处理的算法决定了自平衡车的优劣。其原理是自平衡车通过姿态传感器(MPU6050)高频率实时检测运行情况,将所采集的俯仰角和角度及加速度变化率传输给CPU,经由CPU融合处理并输出调整姿态的指令,从而驱动电动机使两个轮的转速发生相应的改变,实现车体平衡以及加速和减速的目的。本文研制了一种采用双PID串级控制的双轮自平衡车,系统以STM32最小系统为核心板,采用运动处理传感器MPU6050实时检测角速度以及角度,并通过互补滤波的方式进行数据融合,用于减小传感信号温度漂移的影响,同时使自平衡车即使受到很大的外界干扰(如推拉、震动、颠簸等)也能够快速进行调整。系统通过串级PID(Proportion Integration Differentiation)算法进行车体的控制,通过PD(Proportion Differentiation)控制使得车身能够直立运行,通过安装在直流电机上的测速码盘实时反馈电机转速和方向,并通过PI(Proportion Integration)控制来控制车身的速度。该双轮自平衡车运用TB6612FNG电机驱动系统,调节PWM输出的占空比来改变电机的转速。系统通过LM2940以及ASM1117子系统作为电源驱动,准确的转换电压并对STM32和电机供电。最后对系统进行控制参数的调整和优化,最终实现让双轮自平衡车直立平衡运行的目标。