西北民族大学电气工程学院 王元琪 李远航

进入新世纪后，我国人工智能行业逐渐崭露头角，智能机器人、智能安装机器人、无人驾驶等新型科技产业飞速发展。在双轮平衡车领域，科技人员通过对陀螺仪的研究，也将其纳入发展行列。当今世界绿色主题发展越来越明显，随着科技的进步，清洁能源的大量投入使用使得电动汽车的数量在不断增加。为解决交通拥挤等问题，研究者以简洁、小型化为出发点，开发出了一款两轮电动平衡车。

1 系统框架

在设计中本装置的硬件电路主要包含：提供工作的电压并各个电路模块降压电路的设计、转向、STM32F103ZET6控制系统电路、光耦隔离电路的设计等。由于系统各部分电路所需的电压不同，因此需要特殊的电压转换电路来保证系统中各电路的正常工作。平衡数据、转向数据采集由集成处理模块MPU6050中的六轴运动和倾斜信号传感器处理，主控制系统以数据为基础进行判断，数据处理，通过高级定时器TIM1（TIM8）输出不同占空比的PWM波绕两个电机转速，使平衡车一直处于平衡状态。

2 电机驱动模块

2.1 无刷直流电机

无刷直流电动机的结构与普通直流电动机的结构非常相似。无刷直流电动机的三相绕组均匀分布在120°空间内,使用该绕组分布方法可以最大程度的节约空间，为转子提供稳定的控制回路。一般来说有三个绕组连接，一个用于Y连接，另一个用于星形连接。本文采用的连接方法是星形连接，电动机驱动电路中有六个功率晶体管分别为VT1、VT3、VT4、VT5、VT6，两个DC控制端分别为DC+、DC-。……