惠易佳 姜 羡 朱再强

（江苏大学汽车与交通工程学院，江苏 镇江212000）

两轮自平衡机器人系统是一个高阶次、不稳定、多变量、非线性、强耦合的系统,它实际上是一个可以行走的一级倒立摆。两轮自平衡机器人由于为欠驱动系统,运动学方程不能完整地描述系统的行为,并且此时系统为不可控,要解决两轮自平衡机器人系统的平衡问题就必须考虑动力学对它的影响。

西安电子科技大学研究出了自平衡两轮小车，它是由一种两轮式左右并行布置机构的自平衡系统。他选择两个Maxson电机作为执行元件，采用自适应神经模糊控制器对小车这一非线性对象进行控制，从而实现系统的自平衡。

Arduino目前主要运用于飞行控制方面，我们阅读其内部封装的程序语言，并在理解的基础上实现自由运用，将其移植在二轮自平衡小车上。利用MATLAB进行仿真，为其实现具体功能进行控制方面的建模，运用自动控制原理设计姿态、运动闭环控制系统的控制器以及控制参数的整定。

本文所述小车运用Arduino平台对二轮平衡车实现运动姿态的控制，以实现二轮小车的自动平衡功能，并在此基础上增加障碍避让，定点定航等功能，开发出基于Arduino平台的二轮平衡排爆车。

对于小车控制器的原理，我们运用的方法是控制系统反馈状态为小车的倾角、角速率、位移和轮速，四个量的检算则是由陀螺仪和、速度计和电机编码器完成。在此系统中，由输入矩阵和状态矩阵，施加给被控对象的力矩根据在控制程序中将力矩转化为转速，即PWM值。……