文献综述
两轮自平衡小车是一个高度不稳定的两轮机器人，是一种多变量、非线性、强耦合的系统，是检验各种控制方法的典型装置。瑞士联邦工业大学工业电子实验室的Felix Grasser等人在2002年研制出基于倒立摆控制原理，利用DSP控制的并可以进行远程控制操作的两轮机器人Joe，由线性状态空间控制器利用从陀螺仪和电机变卖器得到的信息来稳定系统。丹麦乐高公司的Steve Hassenplug也在2002年设计了Legway自平衡玩具机器人，采用红外测距仪来确定机器人位姿信号，反馈给控制器，进行平衡控制，同时也可进行遥控操作。美国SegwayLLC公司开发的两轮平台电动车则是运用了一种被称为“动态稳定”的机泵原理上。而国内的研究相对还比较少，但也取得了一些成就。例如，西安电子科技大学研究出了自平衡两轮机器人，它是一种两轮式左右并行布置结构的自平衡系统。它利用伺服放大器ADS作为控制器，选择两个Maxson电机作为执行元件，采用自适应神经模糊控制器对小车这一非线性对象进行大范围控制，从而实现系统的自平衡。哈尔滨工业大学也有类似的双轮直立自平衡机器人，该系统采用DSP作为控制核心。车体倾斜角度检测采用加速度传感器和陀螺仪。利用PWM技术动态控制两台直流电机的转速。基于这些完备而可靠的硬件设计，使用了一套独特的软件算法，实现了该系统的平衡控制。
两轮自平衡机器人自问世以来，迅速成为研究各种控制理论的理想平台，具有重大的理论意义，这要归功于它不稳定的动态性能和系统所具有的非线性。近年来，两轮自平衡机器人的研究开始在美国、日本、瑞士等国得到迅速的发展，且已达到了较高的水平，并建立了多个实验原型机，提出了众多解决平衡控制的方案，并对原型机的自动平衡性能与运动特征进行了验证。
移动机器人得到快速发展有两方面原因：一是其应用范围越来越广泛；二是相关领域如计算、传感、控制及执行等技术的快速发展。移动机器人尚有不少技术问题有待解决，因此近几年对移动机器人的研究相当活跃。随着移动机器人研究不断深入、应用领域更加广泛，所面临的环境和任务也越来越复杂。机器人经常会遇到一些比较狭窄，而且有很多大转角的工作场合，如何在这样比较复杂的环境中灵活快捷的执行任务，成为人们颇为关心的一个问题。而两轮自平衡小车是一个高度不稳定两轮机器人，是一种多变量、非线性、强耦合的系统，是检验各种控制方法的典型装置。同时又由于它具有体积小、运动灵活、零转弯半径等特点，将会在军用和民用领域有着广泛的应用前景。因为它既有理论研究意义又有实用价值，所以两轮自平衡小车的研究在最近十年引起了大量机器人技术实验室的广泛关注，具有较高的学术研究意义。两轮自平衡机器人是一个集动态决策和规划、环境感知、行为控制盒执行等多种功能于一体的综合复杂的系统，其关键是在完成自身平衡的同时，还能够适应各种环境菜的控制任务，是移动机器人研究中的一个重要领域。移动机器人技术随着计算机技术、软件技术、微电子技术、材料技术等相关领域的进步而发展，同航天技术一样，机器人的发张水平甚至代表了一个国家的综合科技实力。
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