1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1 研究目的及意义

近年来，随着电子技术的发展与进步，移动机器人的研究不断深入，成为目前科学研究最活跃的领域之一，移动机器人的应用范围越来越广泛，面临的环境和任务也越来越复杂，这就要求移动机器人必须能够适应一些复杂的环境和任务。比如，户外移动机器人需要在凹凸不平的地面上行走，有时环境中能够允许机器人运行的地方比较狭窄等。如何解决机器人在这些环境中运行的问题，逐渐成为研究者关心的问题。两轮自平衡机器人的概念正是在这样一个背景下提出来的，这种机器人区别于其他移动机器人的最显著的特点是：采用了两轮共轴、各自独立驱动的工作方式(这种驱动方式又被称为差分式驱动方式)，车身的重心位于车轮轴的上方，通过轮子的前后移动来保持车身的平衡，并且还能够在直立平衡的情况下行驶。由于特殊的结构，其适应地形变化能力强，运动灵活，可以胜任一些复杂环境里的工作。两轮自平衡车作为一种新型的交通工具，集嵌入式技术和工业设计于一身，是现代电子科学技术的产物。它可以在狭小空间中工作，也可以作为短程的代步工具，因其具有能耗低、无污染、轻便、高效等特点，愈发受到人们的喜爱和关注。两轮自平衡车打破传统交通工具的机械结构，利用软件算法使其保持平衡，其控制算法灵活多样；两轮自平衡车是单片机应用、电路设计、算法编程、自动控制理论等内容的结合体，并且是研究控制算法以及传感器测试的实验平台。因而自平衡车的研究不仅具有理论研究意义和工程应用价值，还可以增强各个学科知识之间的交叉融合，两轮自平衡机器人自面世以来，一直受到世界各国机器人爱好者和研究者的关注，这不仅是因为两轮自平衡机器人具有独特的外形和结构，更重要的是因为其自身的本质不稳定性和非线性使它成为很好的验证控制理论和控制方法的平台，具有很高的研究价值。

1.2 国内外研究现状

2. 研究的基本内容与方案

2.1设计的基本内容

本文研究内容有两轮自平衡小车的姿态检测算法，pid控制算法两方面。姿态检测算法通过互补滤波器融合姿态传感器(加速度传感器和陀螺仪传感器)数据，得到小车准确稳定的姿态信息，pid调节器则利用这些姿态信息，输出电机控制信号，控制电机的转动，使小车得以平衡。研究了车身姿态检测中陀螺仪与加速度传感器的互补特性，并根据其特性比较并设计滤波算法，包括卡尔曼滤波，互补滤波等常用滤波算法。pid控制算法的实现以及直流电机调速的研究。

2.2设计的目标

3. 研究计划与安排

1-3周：完成论文开题

4-6周：完成理论相关技术理论研究

7-10周：完成本课题的理论与技术研究内容

4. 参考文献（12篇以上）

[1]王恒,桑元俊.基于新型惯性传感器的两轮自平衡车的设计[j].现代电子技术,2017,40(18):49-54.
[2]王素青，熊维堂. 基于stm32的两轮自平衡小车系统设计[j].实验室研究与探索，2016,35(5): 146-150.

[3]赵韶华，黄金明，刘鹏. 倒立摆理论在直立自平衡智能车系统中的应用[j]. 电子技术，2014,43(2)： 45-47.

[4]杨旭，赵璨，李洋. 基于非完整系统的自平衡车控制系统的设计[j].电子技术，2016,45(2): 51-53.