第七届全国大学生智能汽车竞赛直立小车设计与控制

"直立小车设计方案，涵盖了硬件设计、软件设计和结构设计，主要针对‘飞思卡尔’杯智能汽车竞赛电磁组的直立行车。文档详细介绍了平衡控制、速度控制、方向控制等关键技术和相关电路设计，包括倾角传感器、电机驱动、速度传感器等方面。同时，还涉及机械改装、软件开发以及车模调试过程，为参赛者提供了一个完整的参考方案。" 在智能汽车竞赛中，直立小车的设计是一项挑战性的任务，需要精确的控制策略来实现自平衡。文档中的"原理篇"阐述了车模直立行走任务的分解，将控制任务分为平衡控制、速度控制和方向控制。其中，平衡控制是核心，通过实时监测和调整车模的角度和角速度来保持其稳定。这一部分介绍了基于倒立摆模型的控制理论，利用反馈控制系统来抵消外界干扰。 "电路设计篇"详细描绘了小车的硬件架构，包括整体电路框图、微控制器最小系统、倾角传感器电路、电机驱动电路、速度传感器电路、电磁线检测电路和角度计算电路。这些电路设计是实现小车自主平衡和运动的基础。 "机械设计篇"探讨了车模的结构改造，如简化改装、传感器安装位置的选择，以及在设计过程中需要注意的事项。这部分对于确保小车的稳定性与机械性能至关重要。 "软件开发篇"则关注程序设计，包括软件功能框架、微控制器的硬件资源配置，以及主要算法的实现。这部分内容涉及到如何通过编程来实现控制策略，如PID控制器等。 "车模调试篇"提供了详细的参数调试指南，包括桌面静态参数和现场动态参数的调试方法，以及如何通过调试提升车模的整体性能。 这个设计方案不仅适用于竞赛，也为研究自平衡系统的学者和爱好者提供了宝贵的参考资料，帮助他们理解和实现直立小车的复杂控制问题。通过学习这个方案，可以深入理解倒立摆控制、传感器应用和嵌入式系统在实践中的应用。