王宇坤，陈沃源

（江门职业技术学院 广东 江门 529090）

1 绪论

平衡车利用地心引力使其保持自身平衡，同时将自身所受重力作为运动动能的提供者。平衡车的种种优点使其可以作为一种环保、安全、舒适、快速交通工具。平衡车由于自身构造在运动过程中不能自我实现平衡，需要控制两个车载电机的来维持姿态的稳定，通过传感器实时检测车体姿态、通过控制算法产生调整信号，从而控制电动车平衡，对传感器数据的处理和控制算法的设计是制作平衡车的难点，同时平衡车是一种非线性系统，建模和控制难度大，具有较强的理论研究价值。

2 系统方案分析与选择论证

选择STM32F103ZET6作为平衡车主控芯片，使用陀螺仪传感器和加速度传感器读取相关的数据，从而实时获取平衡车的相关姿态数据，由于两种传感自身的偏差，本文通过互补滤波的方式最大限度的消除传感器误差，融合后的数据通过闭环PI控制器后输出驱动信号，驱动信号经驱动模块放大后控制电机，同时为了便于升级调试本文扩展了JLINK接口，使用的是SWD模式，用于仿真调试。系统方框图如图1所示。

图1 系统方框图

3 系统软件设计

3.1 滤波器

如果只使用加速度计或者陀螺仪其中一个，都无法提供一组准确的平衡车姿态信息，从而无法实现小车平衡。本文采用加速度计和者陀螺仪共同提供车体姿态信息，两个输出数据采用互补滤波方法来融合，单一传感器输出数据均不准确，但互补滤波后的数据很好的弥补陀螺仪和加速度计各自的偏差，从而可以得到一个较好的倾角近似值。……