| 摘要 | 第5-6页 |
| Abstract | 第6-7页 |
| 1 绪论 | 第14-24页 |
| 1.1 引言 | 第14-15页 |
| 1.1.1 研究背景 | 第14-15页 |
| 1.1.2 研究意义 | 第15页 |
| 1.2 两轮自平衡小车的国内外研究现状 | 第15-21页 |
| 1.2.1 国外研究现状 | 第15-18页 |
| 1.2.2 国内研究现状 | 第18-21页 |
| 1.3 本文的主要研究内容 | 第21-24页 |
| 2 两轮自平衡小车数学模型建立 | 第24-36页 |
| 2.1 引言 | 第24页 |
| 2.2 两轮自平衡小车平衡原理 | 第24-26页 |
| 2.3 牛顿力学方法建立小车模型 | 第26-35页 |
| 2.3.1 直流电动机模型 | 第26-28页 |
| 2.3.2 两轮自平衡小车车轮模型 | 第28-30页 |
| 2.3.3 两轮自平衡小车车身模型 | 第30-34页 |
| 2.3.4 两轮自平衡小车整个系统模型 | 第34-35页 |
| 2.4 本章小结 | 第35-36页 |
| 3 两轮小车自平衡的控制研究 | 第36-48页 |
| 3.1 引言 | 第36页 |
| 3.2 两轮自平衡小车简化模型的建立与分析 | 第36-41页 |
| 3.2.1 两轮自平衡小车简化模型的建立 | 第36-38页 |
| 3.2.2 小车简化模型稳定性分析 | 第38-39页 |
| 3.2.3 两轮自平衡小车能观、能控性分析 | 第39-41页 |
| 3.3 经典PID理论的介绍 | 第41-43页 |
| 3.4 小车平衡控制器设计并在Matlab中仿真 | 第43-46页 |
| 3.4.1 基于PID原理的小车自平衡控制器设计 | 第43页 |
| 3.4.2 在Matlab中对控制器仿真分析 | 第43-46页 |
| 3.5 本章小结 | 第46-48页 |
| 4.自平衡小车车身姿态检测处理系统的设计 | 第48-66页 |
| 4.1 引言 | 第48页 |
| 4.2 小车姿态传感器模块 | 第48-54页 |
| 4.2.1 加速度计的工作原理 | 第48-51页 |
| 4.2.2 陀螺仪的工作原理 | 第51-53页 |
| 4.2.3 磁力计的工作原理 | 第53-54页 |
| 4.3 四元数法的介绍 | 第54-57页 |
| 4.4 基于卡尔曼滤波原理和四元数的数据处理方法的研究 | 第57-64页 |
| 4.4.1 卡尔曼滤波简介 | 第57-58页 |
| 4.4.2 卡尔曼滤波原理 | 第58-60页 |
| 4.4.3 扩展卡尔曼滤波融合处理数据 | 第60-64页 |
| 4.5 本章小结 | 第64-66页 |
| 5 两轮自平衡小车硬件电路与软件的设计 | 第66-82页 |
| 5.1 引言 | 第66页 |
| 5.2 两轮自平衡小车整体架构 | 第66-67页 |
| 5.3 两轮自平衡小车硬件电路的设计 | 第67-74页 |
| 5.3.1 主控制器模块 | 第67-68页 |
| 5.3.2 MPU6050传感器模块 | 第68-69页 |
| 5.3.3 磁力计HMC5883L模块 | 第69-71页 |
| 5.3.4 电机驱动电路模块 | 第71-72页 |
| 5.3.5 电源转换电路 | 第72-73页 |
| 5.3.6 无线传输模块 | 第73-74页 |
| 5.4 两轮自平衡小车的软件设计 | 第74-80页 |
| 5.4.1 两轮自平衡小车主程序的设计 | 第74-75页 |
| 5.4.2 电机转速计算程序设计 | 第75-77页 |
| 5.4.3 PID控制程序设计 | 第77-78页 |
| 5.4.4 扩展卡尔曼滤波程序设计 | 第78-79页 |
| 5.4.5 通信模块程序设计 | 第79-80页 |
| 5.5 两轮自平衡小车实物展示与测试 | 第80-81页 |
| 5.6 本章小结 | 第81-82页 |
| 6 总结与展望 | 第82-84页 |
| 6.1 总结 | 第82页 |
| 6.2 展望 | 第82-84页 |
| 参考文献 | 第84-88页 |
| 致谢 | 第88-90页 |
| 作者简介及读研期间主要科研成果 | 第90-91页 |