基于陀螺效应的异轴自平衡车动力学及控制研究开题报告

 2021-08-08 04:08

1. 研究目的与意义

本研究的目的是了解掌握异轴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。

两轮前后置的自平衡汽车采用陀螺仪稳定器技术,使车辆本身具有自动平衡能力。

陀螺仪下方有单轴平衡环组件,承载陀螺仪,可以前后倾斜,向前倾斜时,陀螺仪会产生强大的扭矩,使车身左倾,反之,使车身右倾。

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2. 国内外研究现状分析

当今人们普遍使用的自平衡车基本都是同轴式自平衡小车,因此关于自平衡车的研究以同轴式占绝大多数,而异轴二轮自平衡车的理论研究成果非常少见。

最早提出两轮自平衡机器人构想的是日本东京电气通信大学的荣誉教授山藤高桥(kazuo yamafuji)教授[3]。1986年,他提出了一种被称为平行双轮自行车的小型轮式电动车,并申请了专利,在1996年得到认可。由于受到当时传感器技术和计算机技术水平的限制,这种电动车的控制效果并不是很好,因此没有得到太多关注,发展前景也没有被看好。

其他研究概况详见附件文献综述。

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3. 研究的基本内容与计划

研究内容:

学习陀螺仪效应的相关理论知识,掌握陀螺仪在异轴二轮自平衡车上的结构和工作原理;查阅国内外的相关文献资料,了解异轴二轮自平衡车的最新研究成果;学习matlab软件,建立动力学模型,并结合pid控制算法,研究车辆的自平衡原理。

研究计划:

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4. 研究创新点

分析并研究异轴二轮自平衡车的平衡原理,在MATLAB中建立自平衡车的动力学模型并进行仿真,设计PID控制算法实现平衡控制,为相关车辆实验提供理论基础。

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