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根据陀螺仪和加速计两类惯性传感器在姿态角度检测中的优缺点,提出了将多传感器数据加权和卡尔曼滤波相结合的两轮自平衡车姿态角度检测数据融合算法.首先对传感器输出进行分组加权运算,然后采用卡尔曼滤波算法对加权计算结果进行估计.实验结果表明,该检测方法可行有效,相对单一传感器测量,可提升姿态角度检测精度. 相似文献
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分析了两轮自平衡车的总体原理及数学模型,针对单个传感器在两轮平衡车姿态检测中存在的干扰和漂移误差问题,采用互补滤波算法对加速度计和陀螺仪输出的数据进行融合演算,对噪声干扰进行了良好的抑制,提高了输出姿态角的准确性。针对两轮平衡车自平衡控制问题,采用比例、积分、微分控制器,使平衡车的平衡系统得到良好的直立平衡控制。仿真数据和实验结果表明,该方法解决了单个传感器对姿态角测量误差大的问题,达到要求的控制性能。 相似文献
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针对自行车在运动过程中因自身不精确的系统模型和外界扰动等因素导致的车体不稳定甚至倾倒的问题，模拟自行车结构，设计了一种前后两轮的自平衡电单车控制系统．该系统采用卡尔曼滤波对MPU6050原始数据进行处理，系统的可行性得到了分析验证．在建立电单车物理模型后，选择位置式PID算法控制舵机，实现了电单车姿态的快速调整，最终使系统能够运行稳定． 相似文献
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介绍了两轮自平衡机器人研究现状,建立系统动力学模型,并用MATLAB进行仿真验证控制方法的有效性。设计了自平衡机器人控制系统,包括软件和硬件系统。传感器采用陀螺仪以及加速度检测两轮自平衡机器人重力方向的倾斜角度和车轮的旋转加速度。经过STM32控制器处理后,采用LQR最优控制策略控制电机调整车轮状态使机器人保持平衡。通过实验样机验证了自平衡机器人控制策略的可行性。 相似文献
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为了响应节能环保、绿色出行倡议,缓解城市交通拥挤状况,提出一种基于 STM32F103C8T6 芯片控制的两轮平衡小车设计方案。以 MPU-6050 作为小车姿态传感器获取小车车体倾角和角速度,基于卡尔曼滤波算法对姿态传感器采集到的的数据进行滤波融合,利用霍尔编码器测量小车车轮转向和转速,运用 PID 算法对控制要求和采集的数据信息进行计算分析并输出控制 PWM,经由 TB6612 电机驱动模块驱动电机,实现小车自主平衡并具备一定的抗干扰能力。另外小车通过蓝牙模块与手机 APP 通信,可通过手机端控制小车前进、后 退、转弯等动作。 相似文献
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王倩颖傅怀梁杨永杰 《南通职业大学学报》2022,(2):76-81
研究了无动量轮双模式前后纵向两轮平衡车的关键技术。针对陀螺仪采集的数据进行滑动滤波与互补滤波,优化得到姿态信息;不采用动量轮,设计程序对舵机和电机进行精确控制,以实现平衡车的动态平衡。实验结果表明,该纵向两轮平衡车姿态解算信息准确,控制决策可行,降低了舵机和电机的耦合关系的影响,在多种路面环境下电磁自主循迹与蓝牙遥控两种模式均可满足自平衡的需求。 相似文献
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提出了一种两轮平衡车的设计方案:采用陀螺仪MPU6050实时检测小车的运动姿态,核心控制板Arduino Uno根据从传感器中获得的数据,经过PID算法处理之后,输出相应的控制信号到电动机驱动电路,实现对小车电机的平衡控制.该平衡车可以通过蓝牙来进行控制,能够进行灵活的转向和前进动作,并能在运动中实现自主平衡,在外界有适度干扰的情况下能够自行调整并迅速恢复平衡状态.以该车为研究基础,可以搭载各种传感器,应用于复杂环境的勘探场合. 相似文献
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《实验室研究与探索》2016,(5):146-150
针对小车控制系统的复杂性,设计一个以STM32F103C8T6微处理器为主控制器,以MPU-6050传感器为姿态检测部件的自平衡小车系统。由于陀螺仪和加速度计在测量时存在噪声干扰和随机漂移误差,采用卡尔曼滤波算法对陀螺仪和加速度计数据进行融合,补偿传感器测量误差,计算出小车倾角与角速度的最优估计值。并以最优姿态角和小车速度为反馈量构成双闭环控制,利用PID控制算法实现小车系统的自平衡控制。通过系统的软硬件设计、调试及运行情况,证明自平衡小车能够稳定地实现自平衡控制。 相似文献
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基于传统人机交互方式如触摸屏、语音识别等技术,存在着在生活中的某些场合应用不便等问题,设计了一种基于微电子机械系统(MEMS)惯性传感器的手势轨迹绘制系统。该系统通过惯性传感器采集九轴原始数据并在单片机中实现姿态解算算法,然后在上位机完成轨迹重构。实验结果表明,设计的系统可以清晰地体现出手势轨迹的图形形状和尺寸大小,为生活增加便利。 相似文献
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针对目前仍有较多通航飞机无法获取姿态数据这一现状,根据通航飞机的运动规律,提出了一种基于MEMS惯性传感器的姿态数据采集方案,选择合适的传感器以及姿态解算算法。硬件设计完成后,利用全动模拟机进行实验,将采集的数据利用MATLAB进行仿真,与模拟机真实数据进行对比,误差在接受范围内,验证了系统的可行性。 相似文献
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针对小型无人机上使用的MEMS惯性传感器在精度、噪声上存在的问题,采用卡尔曼滤波算法结合角度传感器、加速度传感器、磁阻传感器的传感信息,来解算姿态角最优值。采用四元素法确立了捷联矩阵,利用三轴陀螺仪传感器所得到的角速度信息建立系统状态方程,利用三轴加速度传感器和磁阻传感器信息建立了系统测量方程,进而设计了一种卡尔曼滤波器来滤除MEMS传感器存在的随机噪声,并解算出了小型无人机的姿态角。通过实验室静态测试和动态测试表明,无人机姿态角解算结果与实际值对比,误差能够控制在2°以内,可满足工程应用要求。 相似文献
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《实验室研究与探索》2017,(7)
独轮车自平衡控制系统实验平台是针对"微型机器人与C51应用"实践类课程开发的一种嵌入式系统实验平台。该平台由独轮车、嵌入式控制系统以及上位机软件组成。独轮车在静止状态下是不能保持平衡状态的,它需要通过编写单片机程序控制惯性飞轮和行走轮的转动力矩,协调独轮车的横滚方向和俯仰方向的姿态,使得独轮车保持平衡状态。上位机软件通过蓝牙来接收当前独轮车横滚角度以及俯仰角度,并设置嵌入式系统中控制算法的参数。该平台有助于学生深入了解嵌入式系统的设计以及程序开发,有利于培养学生的工程实践能力。 相似文献
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为使四旋翼飞行器具有更好的室内定点悬停效果及定位精度,提出一种基于视觉辅助与四旋翼飞行器惯性传感器数据融合的控制算法。利用机体下视摄像机获得光流航速信息,与惯性传感器姿态信息数据融合实现良好的室内悬停效果。机体前视摄像机通过ORB算法将当前帧与关键帧进行特征点匹配,以提高四旋翼飞行器的室内定位精度。将PARROT公司的ARDrone 2.0四旋翼飞行器作为实验平台, 采用OpenCV软件对图像进行处理,对控制算法进行验证,结果表明：基于光流和惯性传感器姿态数据的融合确保了四旋翼飞行器控制的安全性,提高了飞行器悬停效果和定位精度。 相似文献
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设计了一种四旋翼飞行器的实验系统。电机调速器运用检测反电动势的方法控制三相全桥逆变电路从而调节无刷直流电机的转速。以ARM处理器为主控制器对电机调速器进行控制,从而实现飞行器的平衡和姿态控制。通过四旋翼工作模式的研究,利用加速度传感器和陀螺仪数据进行控制算法设计与研究,实现四旋翼飞行器姿态的控制调节。开发了仿真调试软件系统实时监测传感器的数据和控制量。实验表明,通过合适的控制算法可以四旋翼飞行器的平衡性能和各种飞行姿态,从而为学生提供了新的仿真和实践平台,有利于创新型实验教学任务的顺利开展。 相似文献
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设计了以陀螺仪ENC-03以及MEMS加速度计MMA7260为传感器的姿态感知系统,选用16位单片机MC9S12XS128为控制核心处理器,完成对传感器信号的采集处理、车身控制以及人机交互的设计,实现小车自主控制平衡状态、运行速度以及转向角度大小等功能.实验结果表明该系统的性能满足设计要求. 相似文献
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基于Kinect的自衡车交互系统通过Kinect摄像头采集人体骨骼追踪数据,将其图像化显示到屏幕上,并识别人体肢体动作或手势,将结果转换为控制命令,通过蓝牙传输到自衡车,实现控制自衡车的前进、后退、转向等功能。将人体姿态识别技术和两轮自衡车结合起来,能够满足复杂环境的人机交互控制的需求,对复杂环境机器人勘探领域具有参考价值。 相似文献
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为测试小体积自旋弹的姿态,采用了地磁传感器和陀螺传感器的组合测试系统.结合地磁传感器和陀螺传感器的特点,提出了利用卡尔曼滤波算法来完成弹体姿态测试,并进行了仿真验证.仿真结果表明:方法可有效解决由于零漂导致陀螺解算误差随时间累计的问题,提高了姿态解算精度,从而实现小型弹箭弹体姿态信息的实时解算. 相似文献
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《实验室研究与探索》2016,(4):71-73
介绍了多功能自平衡智能车控制平台的设计与实现。通过对系统需求的分析,完成了平衡车所需的主控部分、传感器部分硬件电路的设计,搭建了以PIC32MZ为核心的具有多功能的自平衡车。本设计完成的智能车具有以下特点:基于MPU9150传感器实现自平衡功能;具有GPS定位显示;控制系统具有较强的鲁棒性,在受到20°以内干扰时仍能回复到直立运行状态;具有良好的速度和方向闭环控制,同时兼具速度、角度、低电压等多种保护;具有良好的人机界面,可存储多组控制参数;智能车带有SD卡,可以文件系统形式读取和存储信息。经过该自平衡车的设计流程,可以进行电子电路设计、嵌入式系统硬件设计、嵌入式系统软件设计、控制理论验证等等一系列实验探索。 相似文献