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大学生创新创业训练计划项目中期进展报告--第1页

（3000字，）

项目成员：高超、孙健、虎强、陈伟、张波

指导教师：钱炜

摘要：

这份报告将简要介绍一下我们的独轮平衡车的自2014年3月开展到

2014年10月期间的进展情况和我们做的工作。

一、项目成果简介：

1、为了验证在做实体之前对传感器的使用和芯片编程等有充足的把

握，我们已经完成了一个车体模型的测试工作。

2、为了直观的了解车体的结构和便于让团队个成员加入自己的创

意，我们初步设计了车体的机械结构，并用Solidworks建模。

二、项目进展：

项目目前进度：

我们最初的项目计划中的写的是总共分五步走，现在才刚刚10月

下旬，我们已经完成了前面三步，其中包括3月-5月完成主控芯片程

序设计；6月-7月电路设计；7月-8月搭建车车模对电路，程序进行测

试；可以说比我们当年预期的进度提前了。

已经取得成果：

成果主要有两方面：

一是车体模型测试，我们主控芯片是采用飞思卡尔的k60系列芯

片，JTAG下载器，角度传感器，直流电机，2600mah的锂电池，L7805

稳压芯片，BTN7971B电机驱动。测试说明程序和电路的可行性，初步

验证了理想的方案的可行性。具体设计方案如下：1、车模的平衡控制

原理：当车体垂直时，车轮保持静止，车体向左倾斜时，车轮向左加速

运行，车体向右倾斜时，车轮向右加速运行。直立的车模可以看成是放

置在可以左右移动平台上的倒立摆的单摆。普通单摆能够稳定在垂直位

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（）受到与位移（角度）相反的恢复力；（2）受到与

运动速度

（角速度）相反的阻尼力。如果没有阻尼力，单摆会在垂直位置左右摆

动。阻尼力会使单摆最终停止在垂直位置。阻尼力过小（欠阻尼）会使

单摆在平衡位置附近来回震荡。阻尼力过大（过阻尼）会使单摆达到平

衡位置的时间加长。因而存在一个临界阻尼系数，是得单摆稳定在平衡

位置的时间最短。倒立摆之所以不能像单摆一样稳定在垂直位置，就是

因为它在偏离平衡位置的时候，所受到的恢复力与位移的方向相同，而

不是相反，因此，倒立摆会加速偏离垂直位置，直至倒下。为了通过控

制使得倒立摆能够像单摆一样稳定在垂直位置，需要增加额外的受力，

使得恢复力与位移方向相反才行。该力与车轮的加速度的方向相反，大

小成正比。为了是倒立摆尽快在垂直位置稳定下来，还需要增加阻尼力，

增加的阻尼力与偏角的速度成正比，方向相反。综上可以得到车轮控制

速度的算法为：a=k1+k2θ’;式中θ为车模倾角，θ’为角速度，k1，k2

均为比例系数。K1决定了车模是否能够稳定在垂直位置，