基于STM32的两轮自平衡车设计与实现
| 中文摘要 | 第3-4页 |
| Abstract | 第4页 |
| 第1章 绪论 | 第8-17页 |
| 1.1 选题背景与意义 | 第8页 |
| 1.2 国内外研究现状 | 第8-16页 |
| 1.2.1 两轮自平衡车研究现状 | 第8-12页 |
| 1.2.2 自平衡车控制算法研究 | 第12-15页 |
| 1.2.3 研究总结分析 | 第15-16页 |
| 1.3 论文研究内容 | 第16-17页 |
| 第2章 两轮自平衡车系统模型 | 第17-27页 |
| 2.1 坐标系建立及力学分析 | 第17-18页 |
| 2.2 系统建模 | 第18-23页 |
| 2.2.1 左右车轮力平衡分析 | 第18-19页 |
| 2.2.2 摆杆力平衡分析 | 第19-20页 |
| 2.2.3 转向力学分析 | 第20-21页 |
| 2.2.4 直流电机的线性建模 | 第21-23页 |
| 2.3 系统状态方程 | 第23-24页 |
| 2.4 系统性能分析 | 第24-26页 |
| 2.4.1 系统能控性分析 | 第24-25页 |
| 2.4.2 系统可观性分析 | 第25-26页 |
| 2.5 本章小结 | 第26-27页 |
| 第3章 两轮自平衡车硬件设计 | 第27-51页 |
| 3.1 硬件系统总体设计 | 第27-28页 |
| 3.2 机械结构 | 第28-30页 |
| 3.3 动力驱动设计 | 第30-37页 |
| 3.3.1 电机选型 | 第30-34页 |
| 3.3.2 电机驱动电路设计 | 第34-37页 |
| 3.4 控制系统硬件电路设计 | 第37-50页 |
| 3.4.1 STM32最小系统设计 | 第37-39页 |
| 3.4.2 电源降压稳压模块设计 | 第39-43页 |
| 3.4.3 姿态检测模块设计 | 第43-45页 |
| 3.4.4 蓝牙通讯模块 | 第45-47页 |
| 3.4.5 显示模块 | 第47-48页 |
| 3.4.6 超声波测距模块 | 第48-49页 |
| 3.4.7 编码器测速模块 | 第49-50页 |
| 3.5 本章小结 | 第50-51页 |
| 第4章 两轮自平衡车算法设计 | 第51-63页 |
| 4.1 Kalman滤波器的设计和实现 | 第51-56页 |
| 4.1.1 Kalman滤波原理 | 第51-53页 |
| 4.1.2 Kalman滤波器的设计和实现 | 第53-54页 |
| 4.1.3 Kalman滤波融合实验 | 第54-56页 |
| 4.2 两轮自平衡车LQR控制算法 | 第56-62页 |
| 4.2.1 LQR线性二次型原理 | 第56-57页 |
| 4.2.2 自平衡车LQR控制器设计 | 第57-58页 |
| 4.2.3 LQR控制器仿真分析 | 第58-62页 |
| 4.3 本章小结 | 第62-63页 |
| 第5章 两轮自平衡车软件设计 | 第63-69页 |
| 5.1 程序总体方案设计 | 第63-64页 |
| 5.2 模块程序设计 | 第64-68页 |
| 5.2.1 Kalman滤波程序设计 | 第64-65页 |
| 5.2.2 LQR算法程序设计 | 第65-66页 |
| 5.2.3 超声波测距程序设计 | 第66页 |
| 5.2.4 姿态获取程序设计 | 第66-67页 |
| 5.2.5 编码器测速程序设计 | 第67-68页 |
| 5.3 本章小结 | 第68-69页 |
| 第6章 系统调试与分析 | 第69-79页 |
| 6.1 自平衡车调试系统 | 第69-70页 |
| 6.2 硬件模块测试 | 第70-74页 |
| 6.2.1 串口调试 | 第70-71页 |
| 6.2.2 OLED显示功能测试 | 第71-72页 |
| 6.2.3 编码器测速 | 第72页 |
| 6.2.4 电机响应调试 | 第72-73页 |
| 6.2.5 姿态传感器调试 | 第73页 |
| 6.2.6 蓝牙串口模块调试 | 第73-74页 |
| 6.3 自平衡车整车调试 | 第74-78页 |
| 6.3.1 平衡干扰测试 | 第75-76页 |
| 6.3.2 速度控制测试 | 第76-77页 |
| 6.3.3 负载调节测试 | 第77-78页 |
| 6.3.4 转向调节测试 | 第78页 |
| 6.4 本章小结 | 第78-79页 |
| 结论 | 第79-81页 |
| 参考文献 | 第81-87页 |
| 附录1 | 第87-88页 |
| 附录2 | 第88-89页 |
| 致谢 | 第89页 |
