二轮自平衡电动车PID控制研究开题报告

1. 研究目的与意义

两轮自平衡车是一种非线性、多变量和强耦合的类倒立摆系统，具有自平衡能力，其以转弯半径小、能耗低的特点，在很多特殊场合得到了广泛应用。特别在工作区域狭小、需要经常转向的场合，其独特的优越性体现得更为突出。两轮自平衡车已成为国内外学者的热门研究对象。作为一种代步工具，两轮自平衡车以其简、方便、实用的特点在某些特定环境下会逐步取代传统交通工具，成为一种时尚；作为一个复杂系统，其动态不稳定的系统，是一个很好的理论研究平台。

考虑具有自平衡功能的同轴二轮电动车。参考科研文献，建立该类电动车的动力学模型。分析所建立动力学系统，给出简单控制算法实现该种电动车前进后退功能。在MATLAB软件中实现动力学模型和控制算法的仿真计算。了解掌握自平衡二轮电动车的动力学原理和控制算法，为相关车辆实验提供理论基础。

2. 国内外研究现状分析

1.1国内研究概况

2003年，中国科学技术大学成功研究出了两轮自平衡机器人free mover

2004年，台湾国立中央大学智能控制实验室实现了用模糊控制算法对自平衡车的控制，此自平衡车控制器使用德州仪器生产的数字信号处理芯片dsp28xx系列，采用陀螺仪测量车身姿态，釆用编码器采集速度信息与位置信息，最终使用算法完成控制。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

（1）考虑有自平衡功能的同轴二轮电动车,参考文献，建立电动车的动力学模型。

（2）建立动力学系统，给出简单控制算法实现电动车的前进和后退功能。

4. 研究创新点

建立自平衡二轮电动车的动力学模型，在MATLAB环境中设计基于PD控制算法的二轮电动车直立控制器并仿真分析控制器中各参数对系统的影响。