| 摘要 | 第3-4页 |
| ABSTRACT | 第4-5页 |
| 1 绪论 | 第9-15页 |
| 1.1 课题研究的目的和意义 | 第9-10页 |
| 1.2 简述国内外研究现状和发展趋势 | 第10-11页 |
| 1.2.1 国内研究现状 | 第10页 |
| 1.2.2 国外研究现状 | 第10-11页 |
| 1.2.3 发展趋势 | 第11页 |
| 1.3 智能轮式机器人的应用 | 第11-12页 |
| 1.4 重点研究内容 | 第12-15页 |
| 2 硬件电路设计 | 第15-33页 |
| 2.1 机械结构说明 | 第15-16页 |
| 2.2 硬件电路总体设计 | 第16-17页 |
| 2.3 控制核心设计 | 第17页 |
| 2.4 三相无刷直流电机驱动模块电路设计 | 第17-24页 |
| 2.4.1 概念说明 | 第17-18页 |
| 2.4.2 驱动源和动力源选择 | 第18页 |
| 2.4.3 功率开关管选型 | 第18-19页 |
| 2.4.4 自举电容容值确定 | 第19-21页 |
| 2.4.5 电机电流检测电路设计 | 第21-23页 |
| 2.4.6 电平转换电路设计 | 第23-24页 |
| 2.5 加速度计和陀螺仪 | 第24-26页 |
| 2.6 超声波测距传感器 | 第26-27页 |
| 2.7 无线通讯模块 | 第27页 |
| 2.8 稳压模块设计 | 第27-29页 |
| 2.8.1 集成稳压模块的选择 | 第28页 |
| 2.8.2 稳压电路 | 第28-29页 |
| 2.8.3 电源电压检测电路 | 第29页 |
| 2.9 硬件电路的抗干扰处理 | 第29-30页 |
| 2.10 小结 | 第30-33页 |
| 3 软件结构设计 | 第33-39页 |
| 3.1 开发软件和操作系统 | 第33-34页 |
| 3.1.1 MDKv5.14软件 | 第33页 |
| 3.1.2 rt-thread操作系统 | 第33-34页 |
| 3.2 软件总体结构 | 第34-35页 |
| 3.3 设备调用层的软件结构 | 第35-36页 |
| 3.4 驱动设备的实现 | 第36-37页 |
| 3.5 软件抗干扰技术的研究 | 第37-38页 |
| 3.5.1 指令冗余技术 | 第37页 |
| 3.5.2 软件陷进技术 | 第37页 |
| 3.5.3 看门狗技术 | 第37-38页 |
| 3.6 小结 | 第38-39页 |
| 4 三相无刷直流电机驱动算法 | 第39-47页 |
| 4.1 三相无刷直流电机驱动原理 | 第39-41页 |
| 4.1.1 无刷电机驱动基本原理 | 第39页 |
| 4.1.2 换向功能 | 第39-40页 |
| 4.1.3 三相电机工作原理 | 第40-41页 |
| 4.2 电机驱动算法 | 第41-43页 |
| 4.2.1 电机状态划分 | 第41-42页 |
| 4.2.2 命令模式引入 | 第42-43页 |
| 4.2.3 电机换向 | 第43页 |
| 4.3 PID调速算法 | 第43-45页 |
| 4.3.1 PID算法 | 第43-44页 |
| 4.3.2 PID算法的实现 | 第44-45页 |
| 4.4 电机控制的软件结构 | 第45-46页 |
| 4.5 小结 | 第46-47页 |
| 5 两轮自平衡功能的实现 | 第47-53页 |
| 5.1 两轮自平衡模型建立 | 第47-48页 |
| 5.2 角度与角速度测量 | 第48-49页 |
| 5.2.1 角度的计算 | 第48-49页 |
| 5.2.2 卡尔曼滤波算法 | 第49页 |
| 5.3 两轮自平衡的实现 | 第49-52页 |
| 5.3.1 速度控制 | 第50-51页 |
| 5.3.2 方向控制 | 第51-52页 |
| 5.4 两轮自平衡模式程序设计 | 第52页 |
| 5.5 小结 | 第52-53页 |
| 6 实验与分析 | 第53-63页 |
| 6.1 实验准备工作 | 第53-54页 |
| 6.1.1 模拟实验场地布置 | 第53页 |
| 6.1.2 软件调试 | 第53-54页 |
| 6.2 各项参数确定 | 第54-58页 |
| 6.2.1 rt-thread操作系统中的FINSH组件 | 第54-55页 |
| 6.2.2 电机PID参数确定 | 第55页 |
| 6.2.3 卡尔曼滤波参数整定 | 第55-56页 |
| 6.2.4 两轮自平衡参数确定 | 第56-57页 |
| 6.2.5 实验流程 | 第57-58页 |
| 6.3 智能轮式机器人平台实验 | 第58-62页 |
| 6.3.1 PID调速实验 | 第58页 |
| 6.3.2 三相直流电机驱动算法实验及其分析 | 第58-59页 |
| 6.3.3 卡尔曼滤波实验 | 第59-61页 |
| 6.3.4 两轮自平衡的实验 | 第61-62页 |
| 6.4 小结 | 第62-63页 |
| 7 总结与展望 | 第63-65页 |
| 7.1 本文工作总结 | 第63页 |
| 7.2 未来研究方向展望 | 第63-65页 |
| 致谢 | 第65-67页 |
| 参考文献 | 第67-71页 |
| 附录 | 第71-87页 |
| A. 轮式机器人电路原理图 | 第71-74页 |
| B. 轮式机器人机械结构 | 第74-76页 |
| C. 轮式机器人平台上下位机通讯协议 | 第76-79页 |
| D. 轮式机器人各模块接线表 | 第79-83页 |
| E. 其它表格 | 第83-84页 |
| F. 相关算法程序 | 第84-87页 |