冀风州，唐圆柠，王茂鑫，张婷，李旭峰

（1.上海工程技术大学工程实训中心，上海201620；2.山西省人民医院计算机室，太原030012）

0 引言

两轮平衡智能车作为一种精巧的轮式机器人，其电控系统是集姿态检测、分析、电机控制的复杂系统，因此需要较高的反应速度和较快的数据处理能力，是自动控制技术发展的一个重要产物。由于它结构简单、小巧轻便以及可以适应各种复杂地形的独特优势，使得其被广泛应用于生活。平衡车的控制较为复杂，具有强耦合性、非线性、不稳定性，成为了研究的一个热点。

本文采用了对称式的方法建立平衡车的机械框架，通过动态重心分析，将平衡车的重心集中于车轴上方。以8位单片机STC8G为主控制器，搭建平衡智能车的主控电路，显示电路，驱动电路等硬件电路平台。由于单片机资源限制，因此对传统串级PID进行优化，得出高效简单控制策略，经过验证STC8G2K64S4能够满足自平衡，匀速运动以及寻迹转向的控制功能。

1 平衡智能车的硬件搭建

平衡智能车整个系统分为为机械结构、电路硬件、程序算法三部分。三者的相互配合才能使得系统高效的运行，控制系统组成示意图如图1所示。工作过程为：采用8位单片机STC8G为主控制器，通过陀螺仪ICM20602传感器自身姿态进行数据获取、通过电感传感器获得地面循迹路线的20KHz信号。传感器数据传至单片机，单片机通过滤波和分析、计算后实时驱动电机的转动，达到速度、平衡以及转向的运行控制。

图1 控制系统组成