| 摘要 | 第3-4页 |
| Abstract | 第4-5页 |
| 第1章 绪论 | 第8-17页 |
| 1.1 研究背景及意义 | 第8-9页 |
| 1.1.1 研究背景 | 第8页 |
| 1.1.2 研究意义 | 第8-9页 |
| 1.2 载人自平衡车国内外发展现状 | 第9-14页 |
| 1.2.1 国外研究发展现状 | 第9-12页 |
| 1.2.2 国内研究发展现状 | 第12-14页 |
| 1.3 国内外文献分析 | 第14-15页 |
| 1.4 本章小结 | 第15页 |
| 1.5 论文主要研究的内容及章节组织结构 | 第15-17页 |
| 第2章 数学模型设计及理论验证 | 第17-32页 |
| 2.1 双轮载人平衡车基本原理 | 第17-19页 |
| 2.2 倒立摆物理模型 | 第19-22页 |
| 2.3 双轮载人平衡车数学模型 | 第22-25页 |
| 2.3.1 双轮平衡车模型受力分析 | 第22-23页 |
| 2.3.2 双轮平衡车模型与电机模型的数学分析 | 第23-25页 |
| 2.4 模型理论仿真验证 | 第25-31页 |
| 2.4.1 系统模型初始化及自平衡性测试 | 第25-27页 |
| 2.4.2 系统模型抗外界干扰测试 | 第27-30页 |
| 2.4.3 系统模型对电机参数选择的指导 | 第30-31页 |
| 2.5 本章小结 | 第31-32页 |
| 第3章 硬件平台框架制作 | 第32-40页 |
| 3.1 控制系统主要流程图 | 第32-33页 |
| 3.2 系统硬件电路的设计 | 第33-39页 |
| 3.2.1 车体框架的选取 | 第33-34页 |
| 3.2.2 主控芯片的选取 | 第34-35页 |
| 3.2.3 计算单元的增设 | 第35-36页 |
| 3.2.4 传感器系统的设计 | 第36页 |
| 3.2.5 电机驱动方案及电机的选取 | 第36-39页 |
| 3.3 本章小结 | 第39-40页 |
| 第4章 系统控制方案及其缺陷分析 | 第40-48页 |
| 4.1 控制系统主要流程图 | 第40-41页 |
| 4.2 控制系统重点部分分析——姿态测算篇 | 第41-45页 |
| 4.2.1 加速度计 | 第41-42页 |
| 4.2.2 陀螺仪原理简介 | 第42页 |
| 4.2.3 加速度计和陀螺仪的优缺点及测量数据融合 | 第42-43页 |
| 4.2.4 卡尔曼滤波的测试及其局限性分析 | 第43-45页 |
| 4.3 控制系统重点部分分析——电机控制篇 | 第45-46页 |
| 4.3.1 电机供电电压与转速之间的数学模型 | 第45页 |
| 4.3.2 经典PID控制理论 | 第45-46页 |
| 4.3.3 PID控制性能测试及缺陷分析 | 第46页 |
| 4.4 本章小结 | 第46-48页 |
| 第5章 软件控制系统的优化研究 | 第48-64页 |
| 5.1 引入机器视觉进行路面病害检测实现卡尔曼数据融合 | 第48-50页 |
| 5.1.1 路面病害程度检测常规方法 | 第48页 |
| 5.1.2 LBP纹理特征的提取 | 第48-49页 |
| 5.1.3 纹理特征的统计与病害程度的计算过程 | 第49-50页 |
| 5.2 自适应初值卡尔曼的数据融合 | 第50-54页 |
| 5.2.1 自适应卡尔曼预测设计过程 | 第50-52页 |
| 5.2.2 自适应卡尔曼预测实验对比 | 第52-54页 |
| 5.3 基于规则表的自适应模糊PD控制 | 第54-63页 |
| 5.3.1 模糊PD算法简介 | 第54页 |
| 5.3.2 双轮载人平衡车模糊PD控制算法设计过程 | 第54-58页 |
| 5.3.3 模糊PD控制实验对比 | 第58-59页 |
| 5.3.4 嵌入式平台的移植 | 第59-63页 |
| 5.4 本章小结 | 第63-64页 |
| 第6章 双轮载人平衡车的整体测试 | 第64-77页 |
| 6.1 正常环境下的车体自平衡测试测试 | 第64-67页 |
| 6.1.1 车体载人自平衡驾驶测试 | 第64-65页 |
| 6.1.2 车体空载自平衡直立测试 | 第65-67页 |
| 6.2 复杂环境下车体性能测试 | 第67-71页 |
| 6.2.1 双轮不等高路面驾驶测试 | 第67-68页 |
| 6.2.2 低速行驶下的碰撞试验 | 第68-69页 |
| 6.2.3 双轮并行越过障碍物现场测试 | 第69-70页 |
| 6.2.4 复杂路面下载人测试 | 第70-71页 |
| 6.3 本设计与其他作品的对比测试 | 第71-76页 |
| 6.3.1 与本实验室上一版平衡车系统的物理结构对比测试 | 第71-73页 |
| 6.3.2 与本实验室上一版平衡车系统的自平衡性对比测试 | 第73-75页 |
| 6.3.3 与国内其他高校自主研发平衡车系统的综合对比 | 第75-76页 |
| 6.4 本章小结 | 第76-77页 |
| 第7章 总结与展望 | 第77-79页 |
| 7.1 本文总结 | 第77页 |
| 7.2 不足与展望 | 第77-79页 |
| 参考文献 | 第79-82页 |
| 攻读硕士学位期间的研究成果 | 第82-83页 |
| 附件1 | 第83-84页 |
| 附件2 | 第84-85页 |
| 附件3 | 第85-86页 |
| 附件4 | 第86-87页 |
| 致谢 | 第87-88页 |
