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基于摄像头寻迹的两轮自平衡小车的设计与实现
资料介绍
本文设计了一种基于视觉导航的两轮自平衡小车系统，并实现了小车的直立行走，自主寻迹和定位三大功能。系统采用飞思卡尔十六位微处理器MC9Sl2XS128作为核心控制单元，通过增加各种传感器，设计稳压模块、最小系统模块、双轮测速模块、倾角测量模块、电机驱动模块和人机交互模块并编写相应程序以完成平衡控制，速度控制，转向控制和实时定位四大任务。
本设计通过对倒立摆进行动力学建模，类比得到小车平衡的条件。利用陀螺仪和加速度计获得车体的倾角和角速度，并进行卡尔曼滤波。对倾角进行PD控制实现小车的基本直立。通过光电编码器分别得到车子的线速度和转向角速度，对速度进行PI控制。将转速控制信号与平衡控制信号叠加加载到后轮两电机上，实现小车的静止和直立行走。用摄像头获得道路图像信息，进行图像预处理，提取出赛道中心线，获得车子的方向偏差控制量。通过对方向控制量和转向角速度进行PD控制来调节左右两轮的差速实现小车的转向和自主寻迹。建立里程计模型和IMu模型，对系统进行简单定位。最后对系统的误差进行分析与峰正本设计开发了基于MFC的非口调试上位机对系统进行实时调试。实践证明，该两轮自平衡车具有很好的静态平衡性能和动态性能，能够在原地4cm范围以内保持静止，并能在道路上自主寻迹，流畅转弯。且该系统能有效抵抗外部扰动。
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| 基于摄像头寻迹的两轮自平衡小车的设计与实现.pdf | 11M |
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