| 摘要 | 第4-5页 |
| ABSTRACT | 第5页 |
| 缩略词 | 第12-13页 |
| 第一章 绪论 | 第13-19页 |
| 1.1 课题研究的背景与意义 | 第13-14页 |
| 1.2 国内外自平衡机器人姿态测控系统研究与发展现状 | 第14-16页 |
| 1.2.1 国外研究现状 | 第14-15页 |
| 1.2.2 国内研究现状 | 第15-16页 |
| 1.3 自平衡机器人姿态测控关键技术与应用前景 | 第16-17页 |
| 1.3.1 自平衡机器人姿态测控关键技术 | 第16页 |
| 1.3.2 姿态测控技术应用前景 | 第16-17页 |
| 1.4 课题主要研究内容与结构 | 第17-19页 |
| 第二章 自平衡机器人姿态测控系统总体方案设计 | 第19-26页 |
| 2.1 引言 | 第19页 |
| 2.2 自平衡机器人系统结构分析 | 第19-22页 |
| 2.2.1 自平衡结构 | 第19-20页 |
| 2.2.2 系统最大可控角度分析 | 第20-22页 |
| 2.3 自平衡机器人姿态测控系统设计 | 第22-25页 |
| 2.3.1 系统总体方案设计 | 第22-23页 |
| 2.3.2 惯性姿态测量单元方案设计 | 第23-24页 |
| 2.3.3 速度与航向控制单元方案设计 | 第24-25页 |
| 2.3.4 电机驱动单元方案设计 | 第25页 |
| 2.4 本章小结 | 第25-26页 |
| 第三章 自平衡机器人姿态测控系统软硬件设计 | 第26-41页 |
| 3.1 引言 | 第26页 |
| 3.2 自平衡机器人姿态测控系统硬件设计 | 第26-32页 |
| 3.2.1 嵌入式微控制器系统设计 | 第26-27页 |
| 3.2.2 惯性姿态测量单元硬件设计 | 第27-29页 |
| 3.2.3 电机驱动硬件设计 | 第29-31页 |
| 3.2.4 逻辑控制单元硬件设计 | 第31页 |
| 3.2.5 内部逻辑电路设计 | 第31-32页 |
| 3.3 自平衡机器人姿态测控系统软件模块设计 | 第32-40页 |
| 3.3.1 嵌入式软件总体设计 | 第33-35页 |
| 3.3.2 惯性姿态测量单元软件设计 | 第35-36页 |
| 3.3.3 惯性传感器数据通讯软件设计 | 第36-37页 |
| 3.3.4 姿态自平衡控制软件设计 | 第37-38页 |
| 3.3.5 姿态闭环反馈控制软件设计 | 第38-40页 |
| 3.4 本章小结 | 第40-41页 |
| 第四章 自平衡机器人姿态测控系统误差分析与补偿 | 第41-61页 |
| 4.1 引言 | 第41页 |
| 4.2 惯性姿态传感器本身特性分析 | 第41-44页 |
| 4.2.1 惯性姿态传感器误差源分析 | 第41-42页 |
| 4.2.2 MEMS陀螺仪加速度计特性分析 | 第42-43页 |
| 4.2.3 MEMS陀螺仪加速度计实测数据 | 第43-44页 |
| 4.3 基于Allan方差的惯性传感器随机漂移误差辨识 | 第44-47页 |
| 4.3.1 Allan方差法 | 第44-45页 |
| 4.3.2 惯性传感器随机误差分析 | 第45页 |
| 4.3.3 实测数据辨识随机漂移误差 | 第45-47页 |
| 4.4 惯性传感器温度误差建模 | 第47-49页 |
| 4.4.1 惯性传感器误差拟合实验 | 第47-48页 |
| 4.4.2 实测数据误差建模分析 | 第48-49页 |
| 4.5 基于自适应残差补偿算法的单姿态估计 | 第49-55页 |
| 4.5.1 卡尔曼滤波算法 | 第50-52页 |
| 4.5.2 自平衡机器人单姿态估计建模 | 第52-53页 |
| 4.5.3 自适应残差补偿滤波算法 | 第53-55页 |
| 4.6 基于自适应两步更新二阶EKF的多姿态估计 | 第55-60页 |
| 4.6.1 扩展卡尔曼滤波算法 | 第56-57页 |
| 4.6.2 自平衡机器人多姿态估计建模 | 第57-59页 |
| 4.6.3 自适应两步更新二阶EKF算法 | 第59-60页 |
| 4.7 本章小结 | 第60-61页 |
| 第五章 自平衡机器人姿态融合算法性能验证 | 第61-76页 |
| 5.1 引言 | 第61页 |
| 5.2 自平衡机器人姿态融合算法实验方案设计 | 第61-63页 |
| 5.3 自平衡机器人姿态融合算法仿真实验 | 第63-69页 |
| 5.3.1 基于自适应残差补偿算法仿真实验 | 第63-65页 |
| 5.3.2 基于自适应两步更新二阶EKF算法仿真实验 | 第65-69页 |
| 5.4 自平衡机器人姿态实测数据实验 | 第69-75页 |
| 5.4.1 基于自适应残差补偿算法实测数据实验 | 第69-72页 |
| 5.4.2 基于自适应两步更新二阶EKF算法实测数据实验 | 第72-75页 |
| 5.5 自适应残差补偿算法与自适应两步更新二阶EKF算法比较 | 第75页 |
| 5.6 本章小结 | 第75-76页 |
| 第六章 总结与展望 | 第76-78页 |
| 6.1 论文研究成果 | 第76-77页 |
| 6.2 论文的不足及展望 | 第77-78页 |
| 参考文献 | 第78-84页 |
| 致谢 | 第84-85页 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 | 第85页 |
