罗朝云 吴小平 熊益

【摘要】本文研制了一种结合两轮式移动机器人和倒立摆系统的智能机电一体化机构。通过飞思卡尔16位单片机进行控制。在制作完成机械结构之后，进行了红外遥控的设计、对小车的传感器参数进行了整定。由于其具有良好的可移动性和环境适应性，在现实生活中具有很高的实用价值。比如作为个人交通工具，智能载运等。

【关键词】倒立摆；Pro/E建模；有限元分析；红外遥控倒立摆系统

1.概述

智能汽车是集环境监测、路径规划、多等级的辅助驾驶模块等功能于一体的系统。它运用了计算机数据处理、传感器、通信等技术。是一个具有很高科技技术含量的系统。目前对智能汽车的研究主要体现在对汽车驾驶的安全性、舒适性等方面的提高。

2.两轮车系统理论研究

通过对倒立摆系统进行研究，可以考察一个控制系统在解决非线性、不稳定系统方面的控制能力。

2.1 直线一级倒立摆的数学模型

倒立摆系统是一个不稳定的系统，在进行建模时，有一定困难。忽略到一些不太重要的细节之后，倒立摆系统其实就是一个刚性运动系统，可以在倒立摆的惯性力坐标系中使用经典力学分析进行建模。下面采用经典的牛顿力学分析来进行直线一级倒立摆的数学模型建立。

2.2 两轮小车倒立摆模型简化

重力场中使用细线悬挂着重物经过简化便形成理想化的单摆模型。直立的小车可以近似看做可做水平移动的倒立摆系统。……