谢韵清 韦永恒 田杰

摘 要：根据陀螺仪的工作原理，应用欧拉方程对异轴二轮自平衡车建立了动力学方程，设计了模糊PID（Proportion Integration Differentiation）控制策略，并搭建MATLAB仿真模型研究了自平衡车直行受到外力作用时的稳定性。本文对当今二轮自平衡车的控制研究具有一定的指导意义，也可为其他车辆的控制研究提供理论依据和指导。

关键词：陀螺仪; 异轴二轮自平衡车; 模糊PID控制; MATLAB仿真模型

中图分类号：TP2        文献标识码：A         文章编号：1006-3315（2021）10-211-002

二轮自平衡车因其节能、环保、结构简单、操作灵活等优点而被广泛使用。二轮自平衡车可以分为两种类型：同轴式和异轴式自平衡车。不同于同轴式自平衡车，异轴二轮自平衡车的两个车轮前后放置且旋转轴不同。相比于同轴式自平衡车，异轴自平衡车的异轴双轮设计拥有更强的可操作性，陀螺仪系统保持车体自身平衡，全封闭的车体也保证了车辆的安全性能[1]。

基于陀螺效应的异轴二轮自平衡车是一种采用陀螺仪稳定技术使车辆本身具有自动平衡能力的二轮前后置全封闭式电动汽车。该车搭载了两个自转方向相反的陀螺仪，当车辆直行过程中受到外力矩作用而发生侧倾时，自平衡车上的传感器将信息传送到汽车的电控单元，电控单元经过计算将控制信号传送到陀螺系统，使陀螺仪的倾角发生相应变化。也就是说，车辆需要控制[2-3]才能使得陀螺仪产生一定的扭矩作用于车身，并使之恢复直立行驶。

1.陀螺仪工作原理