毕业答辩-视觉导航智能车姿态控制系统设计与实现.ppt

视觉导航智能车姿态控制系统设计
与实现
ow Oid or Die Trying
1设计背景
2345
原理简介
硬件设计
软件设计
调试结果
设计背景
步
奥运安保反恐演****br/>街头娱乐
近年来,两轮自平衡电动车以其行走灵活、便利、节
能等特点得到了很大的发展。国内外学者做了很多这
方面的研究,研发了许多相应的产品。
(3)摄像头平衡组:车模直立行走
使用D、E型车模。车模运行时只允许动力轮着地,车模直立行走。车模运
第九届全国大学生
行方向应按照图3所
〃 ? freescale
飞思卡尔
杯
智能车竞赛
图3摄像头平衡组车模运行模式
注意:第九届的摄像头平衡组可以使用DE两种车模的任意一种
全国大学生“飞思卡尔”杯智能车竞赛中的摄像头
平衡组即为两轮电动平衡车的简化版,我的毕业设
计题目由此而来。
原理简介
直立行走任务分解
车模平衡控制
车模速度控制
车模平衡控制
控制车模平衡的直观经验来自于人们日常生活经验。一般的人通
过简单练****就可以让一个直木棒在手指尖上保持直立。这需要两
个条件:—个是托着木棒的手掌可以移动;另一个是眼睛可以观
察到木棒的倾斜角度和倾斜趋势(角速度)。通过手掌移动抵消
木棒的倾斜角度和趋势,从而保持木棒的直立。这两个条件缺
不可,实际上就是控制中的负反馈机制。
车模平衡控制也是通过负反馈来实现的,与上面保持木棒直立比较
则相对简单。因为车模有两个轮子着地,车体只会在轮子滚动的方
向上发生倾斜。控制轮子转动,抵消在一个维度上倾斜的趋势便可
以保持车体平衡了。
车体垂直
★车体向左
车体向右
车轮保持
倾斜,车
倾斜,车
静止
轮向左加
轮向右加
速运行
速运行
总结:控制车模直立稳定的条件如下
(1)能够精确测量车模倾角θ的大小和角速
度θ的大小;
(2)可以控制车轮的加速度。
(1)加速度传感器
MMA7361:△u= kg sin 0≈kgO
此处加速度传感器Z轴的输出信号刚好约等于车模的倾角,似乎只
需要加速度就可以获得车模的倾角,再对此信号进行微分便可以获
得倾角速度。但在实际车模运行过程中,由于车模本身的摆动所产
生的加速度会产生很大的干扰信号,它叠加在上述测量信号上使得
输出信号无法准确反映车模的倾角。