两轮自平衡小车智能控制研究中期检查报告书..doc

项目编号 ky2014-131 学科分类号（二级） 510.10 云南师范大学大学生科研训练基金项目 中期检查报告书 项目名称: 项目类型: 一般项目 主 : 赵庆波 起止年月： 2014年12月 结题日期： 201512月 联系电话: 云南师范大学教务处 填 表 说 明 一、填写《项目中期检查报告书》前，请先查阅《云南师范大学大学生科研训练基金管理办法》和相关通知。 二、项目中期检查报告书各项内容，必须实事求是，表达要明确严谨，并要求用打印。对于填写不合要求、内容含糊不清、字迹潦草者，不予受理。 三、项目类型：选填重点项目或一般项目。 四、项目类别：选填自然科学或社会科学。 五、封面的项目编号与申请书上的编号一致。 六、打印格式： （一）纸张为A4大小，双面打印； （二）文中小标题：五号、黑体； （三）栏内正文：五号、宋体。 七、填写《中期检查报告书》一式二份（至少含一份原件），其中一份提交教务处实践教学科，另一份留学院存档。 课题名称 两轮自平衡小车智能控制研究 项目类别 自然科学 项目编号 ky2014-131 填表时间 2015年5月20日 主 持 人 赵庆波 主要成员 赵庆波、余坦藏、聂浩南 一、项目进展及取得的成果情况 （一）项目进展成果情况 本研究从201410月份就开始了计划时间范围内的相关学习及制作，到目前为止已经学习了STC12C5A60S2单片机，并且能够熟练的掌握运用相关的应用软件，同时对双环PID控制及卡尔曼滤波、涉及的各种传感器、AD转换等知识有了深入的理解，硬件电路也制作完成了，程序设计编写实现了初步的完成。 在指导老师的指导下针对该项目的相关文献查阅和资料的收集与学习； 时间:2014 10月至2015年1月。 看老师给的相关资料，并利用学校的图书馆资源查阅文献及相关材料，与老师同学讨论学习相关知识。 通过这一阶段的学习对HC-06蓝牙模块等大量的单片机拓展功能实验器材的功能结构。对双环PID控制及卡尔曼滤波算法都有了全面的掌握。 2.在指导老师的指导下开始着手项目的研发和学习； (1).根据指导老师的指导及指引，进行两轮自平衡智能控制小车的硬件制作； 时间：2015年3月 至 2015年4月。 内容及取得相应的成果：硬件结构基本完成, (2) 根据指导老师的指导及指引，对两轮自平衡智能控制小车的程序设计编写； 时间：20154月 至 2015年5月。 内容及取得相应的成果：可是实现一部分的功能,但程序设计还不成熟,系统运行不稳定,仍需改进。 (二）阶段性成果情况 通过以上比较深入的理论学习，以及在我们着手项目的研发，经过几个月的不断改良，我们初步实现了两轮自平衡智能控制小车的直立行走。长时间认真的理论知识学习为后期研发制作打下了坚实的理论基础,两轮自平衡智能控制小车硬件结构都已经完成,且性能良好,程序设计编写也有了初步的实现,但由于程序设计编写的时间较短,所以还不够成熟,智能控制两轮小车不能稳定运行,从中还有许多问题,我们会在后期的研究中完善,具体成果如下： 两轮自平衡智能控制小车的硬件部分 速度检测模块设计 两轮自平衡小车的原理是利用地面对车轮的摩擦力抵消车受到的重力，在本系统的控制环节中有两路闭环控制，即倾角闭环控制以及速度闭环控制。为实现速度的闭环控制，必须加入速度检测装置实现速度闭环控制中的反馈环节。本系统测速模块采用OMRON(欧姆龙)公司500线增量式旋转编码器。编码器内部为一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，有光电发射和接收器件读取,获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差（相对于一个周波为360度），将C、D信号反向，叠加在A、B两相上，可增强稳定信号；另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。由于编码器采用集电极开路输出，输出波形为矩形波，因此编码器外围电路较为简单。需要在信号输出端接入一个上拉电阻，即可将信号提供给单片机采集数据。 驱动电路 采用功率三极管作为功率放大器的输出控制直流电机。线性型驱动的电路结构和原理简单，加速能力强，采用由达林顿管组成的H型桥式电路，用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态下，精确调整电动机转速。这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高，H型桥式电路保证了简单的实现转速和方向的控制，电子管的开关速度很快，稳定性也极强，是一种广泛