蓝东浩　王强　吴司林

摘要：平衡车作为近几年新出现的代步工具，它的技术还在不断完善和拓展中。为了单片机更精准对双轮平衡车的控制，本项目小组提出了基于32位单片机的平衡车控制算法的研究。平衡车的平衡原理是通过对车体自身姿态的解算，控制共轴平行双轮的相对独立运动保持平衡，平衡车控制系统由CPU、陀螺仪、姿态传感器、轮毂电机、电机驱动和蓄电池六大部分组成。STM32F103芯片作为最常用的32位单片机芯片，其数据处理速度和逻辑运算能力完全能够胜任平衡车控制算法的要求。

关键词：STM32单片机；平衡车；PID算法；陀螺仪

中图分类号：TN919.6文献标识码：A

双轮平衡车控制系统是一个集速度信息采集、姿态信息分析并加以处理控制的复杂系统，在达到车体动态平衡的同时，还能按照使用者的实时操作完成相应的动作，因此核心处理器应具有较强的数据处理能力和较快的响应速度。

1 平衡算法

平衡车最基本的功能是能够实现运动的动态平衡，也就是在启动后保持直立不倒，平衡车用负反馈实现对车体的平衡控制，当车身在重力方向上发生角度偏移，陀螺仪传感器能测出运动的角速度，通过积分算法将得到车体在竖直方向偏移的角度。本算法拟使用MPU6050陀螺仪传感器。MPU6050是整合性6轴处理器，结合陀螺仪与加速度计，相对于其他方案，完美解决了陀螺仪与加速器存在时间差的问题。该单片机系统是数字系统，因此采用离散型PID算法，PID算法是平衡车算法的核心算法，也是目前已知的连续系统中技术最成熟、调节效果最好、使用场合最广的精准控制算法之一。……