独轮自平衡车控制系统的开发
| 致谢 | 第5-6页 |
| 摘要 | 第6-7页 |
| Abstract | 第7页 |
| 第1章 绪论 | 第14-25页 |
| 1.1 课题研究背景与意义 | 第14-16页 |
| 1.2 研究现状与分析 | 第16-23页 |
| 1.2.1 独轮自平衡机器人平衡原理 | 第17-18页 |
| 1.2.2 典型的独轮自平衡机器人介绍 | 第18-22页 |
| 1.2.3 独轮自平衡车重点研究问题 | 第22-23页 |
| 1.3 本文的研究内容 | 第23-25页 |
| 第2章 独轮自平衡车系统建模与分析 | 第25-32页 |
| 2.1 独轮自平衡车建模 | 第25-29页 |
| 2.1.1 一般假设条件与坐标定义 | 第25-27页 |
| 2.1.2 系统动力学建模及模型验证 | 第27-29页 |
| 2.2 独轮自平衡车系统特性分析 | 第29-31页 |
| 2.2.1 系统模型线性化 | 第29-30页 |
| 2.2.2 系统控制特性分析 | 第30-31页 |
| 2.3 本章小结 | 第31-32页 |
| 第3章 基于LQR的独轮自平衡车控制系统 | 第32-51页 |
| 3.1 独轮自平衡车的姿态解算 | 第32-39页 |
| 3.1.1 传感器选取与数据融合 | 第32-35页 |
| 3.1.2 卡尔曼滤波融合过程分析 | 第35-37页 |
| 3.1.3 基于四元数的姿态结算方法 | 第37-39页 |
| 3.2 LQR控制策略 | 第39-44页 |
| 3.2.1 LQR控制理论分析 | 第40-41页 |
| 3.2.2 基于LQR的姿态控制器设计 | 第41-43页 |
| 3.2.3 基于LQR姿态控制器控制效果分析 | 第43-44页 |
| 3.3 电机控制策略分析 | 第44-48页 |
| 3.3.1 电机控制策略对比 | 第44-45页 |
| 3.3.2 永磁同步电机矢量控制方法 | 第45-48页 |
| 3.4 独轮自平衡车控制系统分析 | 第48-49页 |
| 3.5 本章小结 | 第49-51页 |
| 第4章 独轮自平衡车控制系统的实现 | 第51-78页 |
| 4.1 独轮自平衡车控制系统硬件实现 | 第51-60页 |
| 4.1.1 系统总体结构 | 第51-53页 |
| 4.1.2 电源管理系统 | 第53-54页 |
| 4.1.3 传感器系统 | 第54-56页 |
| 4.1.4 控制器系统 | 第56-57页 |
| 4.1.5 电机驱动和功率电路 | 第57-58页 |
| 4.1.6 通讯系统 | 第58-60页 |
| 4.2 独轮自平衡车控制系统软件实现 | 第60-71页 |
| 4.2.1 底层控制软件 | 第60-64页 |
| 4.2.2 上位机软件 | 第64-68页 |
| 4.2.3 移动客户端软件 | 第68-71页 |
| 4.3 实验结果分析 | 第71-77页 |
| 4.3.1 姿态检测实验 | 第71-73页 |
| 4.3.2 电机控制实验 | 第73-74页 |
| 4.3.3 姿态平衡控制实验 | 第74-76页 |
| 4.3.4 抗冲击干扰实验 | 第76-77页 |
| 4.4 本章小结 | 第77-78页 |
| 第5章 总结与展望 | 第78-80页 |
| 5.1 本文的主要工作 | 第78页 |
| 5.2 后续工作展望 | 第78-80页 |
| 参考文献 | 第80-84页 |
| 攻读硕士期间科研成果 | 第84页 |
