徐恺篷

【摘 要】现有智能电动代步两轮平衡车控制系统硬件成本较高，安全性、使用舒适度有大幅提升空间。本文介绍使用低成本控制芯片对智能电动两轮平衡车控制系统的硬件结构和软件功能进行优化，以降低智能电动代步两轮平衡车的成本和增加其安全性能。本文中主要介绍了其姿态角度获取部分和转子位置检测部分。

【关键词】平衡车；车体姿态；转子位置

一、引言

在电动两轮平衡车控制系统中，平衡车姿态角检测和电机转子位置的检测是十分重要的环节，通过检测平衡车姿态角可以确定车体的倾斜状态从而控制电机的转速及转向，从而保证车体平衡；而通过不断检测转子的位置，可以计算电机转子的转速，从而与期望的转速对比，得到电机的控制信号。在姿态角检测环节中，由于低成本传感器存在大量噪声，可以通过软件滤波的方法提高其检测精度，常用的滤波算法有互补滤波算法和卡尔曼滤波算法。轻重互补滤波算法实现较为简单，而卡尔曼滤波算法的滤波效果更好。在转子位置检测环节中，可通过安装霍尔传感器对转子位置和转速进行预测。

二、姿态角获取

为获取去车体姿态信息，平衡车控制电路中一般应包含集成了陀螺仪和加速度计的传感芯片（如MPU60XX），通过陀螺仪和加速度计测得数据解算车体姿态角。而陀螺仪和加速度计输出存在的噪声会严重影响姿态角解算的精准度，需要进行滤波处理，简单的处理算法有互补滤波算法[1]和卡尔曼滤波算法。……