两轮电动平衡车的运动学仿真与控制研究开题报告

全文总字数：1767字

1. 研究目的与意义

新世纪以来，我国机器人的使用率越来越高范围越来越大，它们所需要完成的任务越来越繁重，再加上机器人必须能在恶劣复杂的条件和环境下解决问题，这就使得现代机器人和高性能机器人的研究更为迫切。因为它拥有顺应地形，转变能力强，活动灵活，体积小等特质，可以在复杂环境里的工作，所以二轮平衡车的前景相当开阔[1]。

随着我国经济的快速发展，汽车产业也有了较快的发展，然而却给我国带来了一系列的问题，如：交通压力、环境、能源消耗等，双轮自平衡既能减缓交通压力，又能避免一些环境问题，所以是一种非常理想的交通工具。

双轮自平衡车本身具有传感器，而传感器能够较好的明确车体的实时状态以及指令和信号等信息，而这些信息经过双轮自平衡车控制结构的处理后与预期的结果进行有效对比，在确认符合程序之后，微处理器会对相应数据做出合理计算并且输出有效的结果，从而更好的驱动双轮自平衡车以目标速度和方向运转，在保持平衡状态下做到载人的安全。这就是双轮自平衡车的控制原理。有了双轮自平衡车，更加体现了汽车行业的智能化和信息化，从而更好的实现了节能、高效。目前，国内外对双轮自平衡车都有了较多的研究，并且其平衡技术水平和控制功能在不断的提高。双轮自平衡车虽然已经应用于人类社会，给人类带去了更方便的交通和促进了人类社会的发展，但是双轮自平衡车的价值还不止于此，其技术水平还会随着科研的不断进步而进一步提高。

2. 国内外研究现状分析

1、国内

两轮自平衡机器人技术在我国起步较晚，许多的技术在当前还处于研究阶段，随着我国科学技术的快速发展，中国的科研人员在二轮自平衡电动车的领域里也取得了非常大的成就。

2003年中科大研究并制造出了二轮自平衡电动车机器人，它采用左右两个车轮并行的设计，使用dsp等技术,采集安装在车身上的加速度、速度姿态传感器的数据,然后把这些数据经过特定的控制算法,得到输出驱动车轮转动的电机的pwm信号，从而使车身维持一个动态平衡。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

1.论文的研究背景及意义，概述了两轮电动平衡车的技术和控制的研究的发展现状，提出了本文的研究思路

2.采用牛顿-欧拉法建立同轴两轮平衡车辆的动力学模型，轮胎采用非线性magic轮胎模型；

4. 研究创新点

利用MATLAB对两轮电动平衡车进行仿真分析，并将仿真结果以曲线或表格的形式表现出来，对仿真结果进行分析，研究如何提高两轮电动平衡车的性能。