1.平衡小车原理

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一、平衡原理

 

       平衡小车是通过两个电机运动下实现小车不倒下直立行走的多功能智能小车,在外力的推拉下,小车依然保持不倒下。这么一说可能还没有很直观的了解究竟什么是平衡小车,不过这个平衡小车实现的原理其实是在人们生活中的经验得来的。如果通过简单的练习,一般人可以通过自己的手指把木棒直立而不倒的放在指尖上,所以练习的时候,需要学会的两个条件:一是放在指尖上可以移动,二是通过眼睛观察木棒的倾斜角度和倾斜趋势(角速度)。通过手指的移动去抵消木棒倾斜的角度和趋势,使得木棒能直立不倒。这样的条件是不可以缺一的,实际上加入这两个条件,控制过程中就是负反馈机制。

        而世界上没有任何一个人可以蒙眼不看,就可以直立木棒的,因为没有眼睛的负反馈,就不知道笔的倾斜角度和趋势。这整个过程可以用一个执行式表达:

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        平衡小车也是这样的过程,通过负反馈实现平衡。与上面保持木棒直立比较则相对简单,因为小车有两个轮子着地,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。

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        所以根据上述的原理,通过测量小车的倾角和倾角速度控制小车车轮的加速度来消除小车的倾角。因此,小车倾角以及倾角速度的测量成为控制小车直立的关键。我们的亚博智能平衡小车使用了测量倾角和倾角速度的集成传感器陀螺仪-MPU6050(模块详细介绍可见“课程学习——4.Arduino平衡小车模块讲解”)。