摘要
第1章 绪论
1．1 选题背景与意义
1．2 国内外研究现状
1．2．1 两轮自平衡车研究现状
1．2．2 自平衡车控制算法研究
1．2．3 研究总结分析
1．3 论文研究内容
第2章 两轮自平衡车系统模型
2．1 坐标系建立及力学分析
2．2 系统建模
2．2．1 左右车轮力平衡分析
2．2．2 摆杆力平衡分析
2．2．3 转向力学分析
2．2．4 直流电机的线性建模
2．3 系统状态方程
2．4 系统性能分析
2．4．1 系统能控性分析
2．4．2 系统可观性分析
2．5 本章小结
第3章 两轮自平衡车硬件设计
3．1 硬件系统总体设计
3．2 机械结构
3．3 动力驱动设计
3．3．1 电机选型
3．3．2 电机驱动电路设计
3．4 控制系统硬件电路设计
3．4．1 STM32最小系统设计
3．4．2 电源降压稳压模块设计
3．4．3 姿态检测模块设计
3．4．4 蓝牙通讯模块
3．4．5 显示模块
3．4．6 超声波测距模块
3．4．7 编码器测速模块
3．5 本章小结
第4章 两轮自平衡车算法设计
4．1 Kalman滤波器的设计和实现
4．1．1 Kalman滤波原理
4．1．2 Kalman滤波器的设计和实现
4．1．3 Kalman滤波融合实验
4．2 两轮自平衡车LQR控制算法
4．2．1 LQR线性二次型原理
4．2．2 自平衡车LQR控制器设计
4．2．3 LQR控制器仿真分析
4．3 本章小结
第5章 两轮自平衡车软件设计
5．1 程序总体方案设计
5．2 模块程序设计
5．2．1 Kalman滤波程序设计
5．2．2 LQR算法程序设计
5．2．3 超声波测距程序设计
5．2．4 姿态获取程序设计
5．2．5 编码器测速程序设计
5．3 本章小结
第6章 系统调试与分析
6．1 自平衡车调试系统
6．2 硬件模块测试
6．2．1 串口调试
6．2．2 OLED显示功能测试
6．2．3 编码器测速
6．2．4 电机响应调试
6．2．5 姿态传感器调试
6．2．6 蓝牙串口模块调试
6．3 自平衡车整车调试
6．3．1 平衡干扰测试
6．3．2 速度控制测试
6．3．3 负载调节测试
6．3．4 转向调节测试
6．4 本章小结
结论
参考文献
附录
致谢
声明
