赵 燕王江华郭海文

（1.燕京理工学院，河北 三河 065201；2.华北科技学院，河北 三河 065201）

基于倒立摆的便捷自动控制教学平台的研究与设计

赵 燕1王江华2郭海文2

（1.燕京理工学院，河北 三河 065201；2.华北科技学院，河北 三河 065201）

设计一基于倒立摆的便捷自动控制教学平台，内置三维陀螺仪、加速度计等传感器，可实现平台的自主直立控制。平台利用STM32单片机对陀螺仪的角速度和加速度计的加速度进行实时跟踪，采用卡尔曼滤波算法对陀螺仪与加速度计采集回来的姿态信号进行校正，从而得到一个准确的空间姿态；通过采集编码器产生的脉冲来计数，形成速度闭环控制，实现双轮自平衡教学平台在任何干扰情况下，均能保持直立平衡状态。该教学平台的特点在于体积小巧，携带方便，操作简单，运行可靠，调整速度快。该平台是一个可随堂演示的PID控制系统，采用现场实物演示将大大增添课堂趣味性，学生们学习相关理论知识时将会更加积极主动，从而提高理论教学的质量。

教学平台；STM32单片机；PID控制

基于理论教学的抽象不灵活性，导致学生对理论知识的不理解，从而失去学习的兴趣，于是创新性的设计出了基于倒立摆的便捷自动控制教学平台，来调节现存的理论教学模式，进而激发学生学习的积极性，从而提高理论教学的质量。

1 平台总体设计

平台采用基于ARM Cortex-M3内核的32位处理器STM32F103C8作为控制核心，其总体结构如图1所示。采用传感器MPU-6050来检测陀螺仪的角速度和加速度计的加速度；……