李 满

(武汉交通职业学院，湖北 武汉 430065)



基于积分分离PID控制的自平衡车设计

李 满

(武汉交通职业学院，湖北 武汉 430065)

在分析两轮共轴小车物理模型的基础上，比较现有的一些控制算法的优缺点，采用积分分离PID算法作为小车的最终控制方式。然后利用Matlab软件自带的Simulink仿真环境，依据两轮共轴小车的物理模型建立较为精确的仿真模型。得出的仿真结果验证了积分分离式PID算法控制的可行性。

两轮共轴平衡小车；积分分离PID；Matlab仿真

20世纪80年代，随着自动化控制理论和机器人技术的不断发展，两轮共轴自平衡系统最初作为新型机器人底盘的研究目的开始出现在实验室。和自行车这样的两轮不共轴系统相比，两轮共轴系统由于自身结构的特点具有占地面积小，灵活性高，通过性强，静止状态可平衡等优点。与汽车的四轮结构相比，两轮共轴结构又具有结构简单，可以原地360°转向的优势。通过在两轮共轴系统车体上安装高效率的嵌入式处理器，高精度的运动传感器以及大扭矩的直流电机，这样的系统取代了骑车人的角色，车体的平衡控制可以无需人为干预，这样的系统也被称之为两轮共轴自平衡系统。

到了21世纪，两轮共轴自平衡系统逐渐从实验室走向民用市场，并衍生出了一系列的民用产品，包括单轮体感自平衡车，两轮体感自平衡车，等等[1]。这些产品非常适合室内场馆代步，短途交通，锻炼娱乐等用途，极大解放了人的劳动力。本文在分析两轮共轴小车物理模型的基础上，基于积分分离PID控制算法设计两轮共轴自平衡车，具有重要的现实意义。……