基于四元數(shù)互補濾波和PID控制算法的兩輪自平衡車系統(tǒng)設計

林偉捷 黃唯佳 蔡劍卿

摘要：為探究兩輪自平衡車系統(tǒng)中慣性傳感器的數(shù)據(jù)誤差問題和車體平衡抗擾適應性，利用主控制器KL25、慣性傳感器MPU6050等器件搭建了實驗平臺?；谒脑獢?shù)與互補濾波數(shù)據(jù)的融合解算車體姿態(tài)，通過數(shù)字PID算法調整PWM信號量的輸出實現(xiàn)姿態(tài)的自我調整，最終實現(xiàn)對兩輪車體系統(tǒng)的自平衡控制。測試結果表明，在小幅度偏角范圍內車體能夠及時調整姿態(tài)，表現(xiàn)出了良好自平衡性能。

關鍵詞：車輛自平衡；四元數(shù)；互補濾波；PID控制；姿態(tài)檢測

DOIDOI：10.11907/rjdk.161719

中圖分類號：TP319文獻標識碼：A文章編號：1672-7800（2016）006-0080-03

參考文獻：

[1]季鵬飛，朱燕，程傳統(tǒng)，杜曉. 基于STM32的兩輪自平衡小車控制系統(tǒng)設計[J]. 電子科技，2014（11）：96-99，105.

[2]孫淑光，王天游，程鵬，賈昌磊. MEMS慣性傳感器隨機誤差分析與去噪研究[J]. 計算機測量與控制，2016（3）：291-295.

[3]張?zhí)旃猓跣闫?，王麗? 捷聯(lián)慣性導航技術（第2版）[M]. 北京：國防工業(yè)出版社，2007.

[4]梁光勝，杜夢楠，周子豪，等. 基于互補濾波的兩輪自平衡車姿態(tài)控制[J]. 測控技術，2015（5）：72-74.

[5]KE LIN，TING LEI HUANG，PIN LIU. Design of the smart car control system based on adaptive PID algorithm[C]. Proceedings of 2011 International Conference on Intelligent Computing and Integrated Systems（ICISS 2011），Guilin University of Electronic Technology IEEE Beijing Section，2011.

[6]任震宇，段志榮，孫亞萍，等. 增量式數(shù)字PID參數(shù)整定的頻域分析[J]. 微型機與應用，2015（3）：92-94，98.

[7]MA SHUHUA，LI WEI. Non-linear PID control method with feed-forward in smart car[C].SingaporeGuilin University of Electronic Technology，China，Northeastern University，IEEE Industrial Electronics （IE） Chapter，2009.