共享單車(chē)作為一種新興的交通出行方式,促進(jìn)了城市交通運(yùn)行的高效微循環(huán),對(duì)緩解城市車(chē)輛擁堵成效顯著,但由于其功能技術(shù)限制,在一定程度上增加了管理難度。為進(jìn)一步提升共享單車(chē)的性能并改進(jìn)其現(xiàn)有缺陷,本文基于陀螺效應(yīng)倒立擺及其自行車(chē)平衡系統(tǒng),利用陀螺儀裝置的進(jìn)動(dòng)效應(yīng),設(shè)計(jì)自行車(chē)平衡控制系統(tǒng),使自行車(chē)在無(wú)人靜、動(dòng)狀態(tài)下穩(wěn)定站立,并具有很強(qiáng)的抗干擾能力;結(jié)合圖像識(shí)別、定位與無(wú)線控制等技術(shù),實(shí)現(xiàn)共享單車(chē)無(wú)人駕駛和智能存取。主要研究?jī)?nèi)容如下:（1）根據(jù)自行車(chē)的結(jié)構(gòu)特征與陀螺儀的平衡原理及運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,借助于慣性力矩與陀螺儀的進(jìn)動(dòng)效應(yīng),構(gòu)建出兩種自行車(chē)平衡系統(tǒng),運(yùn)用拉格朗日方程和歐拉方程建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,分別計(jì)算出兩種平衡系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程,確定了各自平衡控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)控制方程和控制變量,分析比較了自行車(chē)兩種平衡系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn),為自行車(chē)平衡系統(tǒng)的實(shí)際模型研制奠定了良好的理論基礎(chǔ)。（2）采用auto CAD、SolidWorks軟件與3D打印技術(shù),研制出了兩種平衡自行車(chē)的完整模型及其控制系統(tǒng),分別設(shè)計(jì)了這兩種平衡自行車(chē)的整體結(jié)構(gòu)、平衡控制器、動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng),最終完成平衡自行... 

【文章來(lái)源】：陜西科技大學(xué)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：89 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 前言
    1.1 研究背景及意義
    1.2 倒立擺國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國(guó)外平衡自行車(chē)控制系統(tǒng)的研究發(fā)展
        1.2.2 國(guó)內(nèi)平衡自行車(chē)控制系統(tǒng)的研究發(fā)展
        1.2.3 未來(lái)平衡自行車(chē)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)及課題研究的意義
    1.3 研究的主要內(nèi)容
2 平衡自行車(chē)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    2.1 慣性原理的平衡自行車(chē)設(shè)計(jì)
        2.1.1 平衡原理
        2.1.2 設(shè)計(jì)方案
        2.1.3 平衡原理分析
        2.1.4 動(dòng)力學(xué)分析
    2.2 陀螺儀原理的平衡自行車(chē)設(shè)計(jì)
        2.2.1 陀螺轉(zhuǎn)子的動(dòng)量矩
        2.2.2 陀螺儀的進(jìn)動(dòng)性
        2.2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        2.2.4 平衡原理分析
        2.2.5 動(dòng)力學(xué)分析
    2.3 不同原理平衡自行車(chē)對(duì)比分析
        2.3.1 平衡原理對(duì)比
        2.3.2 車(chē)體結(jié)構(gòu)對(duì)比
        2.3.3 平衡方程對(duì)比
    2.4 本章小結(jié)
3 平衡自行車(chē)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
    3.1 概述
    3.2 控制系統(tǒng)的仿真
    3.3 平衡控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        3.3.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
        3.3.2 系統(tǒng)各模塊主要功能
        3.3.3 系統(tǒng)的主要特點(diǎn)
    3.4 控制系統(tǒng)選型
        3.4.1 控制器選型
        3.4.2 裝置傳感器選型
        3.4.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)、舵機(jī)及電池選型
    3.5 控制器的研制
        3.5.1 整體電路設(shè)計(jì)
        3.5.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        3.5.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的電路設(shè)計(jì)
        3.5.4 電源模塊電路的設(shè)計(jì)
        3.5.5 MPU-6050模塊電路設(shè)計(jì)
        3.5.6 總體電路PCB接線圖及實(shí)物模型
    3.6 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
        3.6.1 主要程序設(shè)計(jì)
        3.6.2 控制運(yùn)算程序設(shè)計(jì)
        3.6.3 電機(jī)控制程序設(shè)計(jì)
        3.6.4 MPU-6050控制程序設(shè)計(jì)
    3.7 控制程序的實(shí)現(xiàn)
    3.8 本章小結(jié)
4 平衡自行車(chē)模型搭建
    4.1 陀螺儀原理平衡自行車(chē)的設(shè)計(jì)
        4.1.1 車(chē)體零件選型
        4.1.2 模型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    4.2 車(chē)體質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)量及分析
        4.2.1 車(chē)體各零件質(zhì)量尺寸測(cè)量
        4.2.2 車(chē)體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分析
    4.3 車(chē)體模型的搭建及實(shí)驗(yàn)
    4.4 慣性原理平衡自行車(chē)模型搭建
    4.5 平衡自行車(chē)控制系統(tǒng)的調(diào)試
        4.5.1 硬件調(diào)試
        4.5.2 軟件調(diào)試
        4.5.3 PID調(diào)試
    4.6 本章小結(jié)
5 總結(jié)與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄Ⅰ
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)生論文


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3185659