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哈工大_自动控制元件课程设计_自平衡电动车自动控制系统的研究ppt
自平衡电动车自动控制系统的研究
设计者
航天学院控制科学与工程系
设计分工:
宋涛
主要负责电机的选择,位置传感器的选择和驱动部分
赵爽
主要负责模型的计算,电机具体参数的确定
陈炳
主要负责小车运动模型的假设,传感器(姿态控制)的选择
两轮自平衡电动车的概述
自平衡电动车是新一
代的节能、环保、便携的
代步工具,可以代替公交
和地铁,短途代步非常方
便。体形小巧、携带方便。
可以随身携带,提到家里
或是办公室,也可以直接
放进汽车的后备箱。在环
境污染日益严重的背景下,
作为一种新型环保的代步
工具,可以有效地缓解资
源消耗和空气污染。
两轮自平衡电动车的概述
自平衡电动车仅靠两个轮
子支撑车体,采用蓄电池提
供电力,由两个直流无刷电
动机驱动,采用多处理器、
姿态感知系统、控制算法及
车体机械装置共同协调控制
车体的平衡,仅靠人体重心
的改变可以实现车辆的启动、
加速、减速、停止等动作。
系统开发流程
1.系统要求
2.模块划分
2.1 电机部分
2.1.1 电机类型的选择
2.1.2无刷直流电机型号的选择
2.1.3位置传感器的选择
2.1.4无刷直流电机的调速方式
2.2.传感器部分
2.3控制部分
3.综合评价
1.系统要求
模型假设:
1.小车运动过程中与地面无相对滑动,车轮与地面的滚动摩阻系
数f=0.013m
2.小车总质量为20kg ,轮胎总质量为5kg,半径为0.2m,人的质量
为70kg
3.小车匀速运动时车速为18km/h,即5m/s
4.小车启动时加速时间为8s
5.小车具备一定的防水防尘能力
6.每次充满电后小车能够行驶40km
7.小车的姿态能够始终保持稳定,保证安全性
2.模块划分
2.1.1 电机类型的选择
特性 BLDC电机 直流有刷电机
换向 根据霍尔位置传感器进行电子换向 采取电刷换向
维护 由于无电刷而较少需要 需要定期维护
寿命 较长 较短
平坦,在负载额定的条件下,可在所有转速下正常 中等平坦,转速较高时,电刷摩擦
转速/转矩特性
工作 增加,较少了有用转矩
效率 高,没有电刷两端的压降 中等
高,由于出众的散热性能而缩小了体积,绕组放在 中等/低,热量散发到气隙中,限
输出功率
定子上,散热更好 制了输出功率
转子惯量 小,转子上有永磁体,改进了动态响应 较大的转子惯量限制了动态特性
转速范围 较高,无电刷施加的机械限制 较低,有电刷十佳的机械限制
产生的电子干扰 低 电弧会对附近设备产生电磁干扰
制造成本 较高 低
控制 复杂且昂贵 简单且便宜
要保持电机运转,需要控制器,还可使用这一控制 固定转速不需要控制器,只需要改
控制要求
器控制转速
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