摘要：

本文旨在設計和研究兩輪自平衡小車系統。兩輪自平衡小車是一種非線性、強耦合、多變量、自然不穩定、具體的、實現起來相對便宜的復雜系統,給控制理論提出了很大的挑戰,是檢驗各種控制方法處理能力的典型裝置,受到世界各國科學家的重視,成為具有挑戰性的課題之一。 兩輪自平衡小車系統是一種左右兩個輪并行布置、可以依靠傾角傳感器和陀螺儀所檢測的傾角和傾角變化速率結合控制算法維持自身平衡的一種新型電動車系統。本文進行了兩輪自平衡小車系統簡化模型的理論研究,根據運動學和牛頓力學推導出了小車系統的運動學、動力學狀態方程,并進行了系統可控性與能觀性驗證。本文在Matlab-simulink軟件平臺對系統模型的狀態方程進行LQR和PID兩種控制算法的控制效果研究,同時又應用Matlab-simulink軟件和ADAMS動態仿真進行了聯合仿真實驗,最終確定控制策略。通過理論仿真實驗提供的數據,本文進行了系統硬件系統的設計包括機械系統設計和電氣系統設計。最后,本文在IAR軟件平臺下,應用C語言進行了軟件系統的編制。 最終,本文設計完成兩輪自平衡小車系統,并進行了軟件系統和硬件系統的聯機調試,證明系統設計合理,控制效果達到預期要求。

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總結

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