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电动平衡前行原理 谁在控制平衡车? 电动平衡车里的核心部件 大总结

电动平衡前行原理

特别声明:本专题相关资料由乐行平衡车提供。

我们知道车要走,当然就是两个轮子转动实现的。而控制车轮就是一项技术活了。车轮通过两个电机经由齿轮箱驱动,因此通过控制电机转速可以实现对车轮的运动控制。电机运动控制是通过控制电机线圈上的电流实现的。控制电机电流,就控制了电机的输出力矩(力量)。

谁在控制平衡车?

谁在控制平衡车?

可是谁在控制电机呢?

简单来说,当我们手指立着木棍的时候,木棍向前倒,我们就往前跑来抵消木棍倒的趋势。但又不能跑太快,不然木棍又会往后倒了。这个时候我们是通过眼睛看到木棍倒的角度和速度来控制自己的跑的速度和方向。

  平衡车也是要通过“眼睛”看到车上的状态才行,所以平衡车姿态以及角速度的测量成为控制的关键。测量平衡车姿态和角速度可以通过加速度传感器和陀螺仪实现。它们就是平衡车的“眼睛”。

电动平衡车里的核心部件

(1)加速度传感器

加速度传感器可以测量由地球引力作用或者物体运动所产生的加速度。只需要测量其中一个方向上的加速度值,就可以计算出车倾角。比如使用X 轴向上的加速度信号,车直立时,固定加速度器在X轴水平方向,此时输出信号为零偏电压信号。当车发生倾斜时,重力加速度g 便会在X 轴方向形成加速度分量,从而引起该轴输出信号的变化。

但在实际车运行过程中,由于平衡车本身的运动所产生的加速度会产生很大的干扰信号叠加在上述测量信号上,使得输出信号无法准确反映真正的倾角。因此对于直立控制所需要的姿态信息不能完全由加速度传感器来获得。。

(2)角速度传感器-陀螺仪

陀螺仪可以用来测量物体的旋转角速度。平衡车上安装陀螺仪,可以测量车倾斜的角速度,将角速度信号进行积分处理便可以得到车的倾角。但是由于陀螺仪本身具有一定噪声,如果一直积分的话,就会引起倾角漂移。因此对于直立控制所需要的姿态信息,也不能单独由陀螺仪来积分获得。

上面说到的两个传感器都单独获得动态情况下的准确,稳定的姿态,但是这两种传感器具有互补性,即加速度传感器,在静态情况下使用效果会好一些,陀螺仪在动态情况下使用,效果会好一些。此时,就需要一种算法,来将这两种信号进行有效融合,才能获取准确的姿态信息。

大总结

现在,我们来梳理一下平衡车行驶的整个过程。当我们站立在车上时,人和车保持直立,这个时候,加速度传感器和陀螺仪主要的工作就是让车静止;当人重心向前,车身有一个明显的向前的倾斜角度,两个传感器敏锐的捕捉到这一变化,由电流和速度控制算法来对电机进行控制,电机开始逐步加速旋转,车轮就向前滚动,这样就开始加速。减速过程与此类似。

总之,平衡车要安全平稳的行驶,这两个传感器就在不停的测量和计算。然后对电机进行驱动,使车轮是向前还是向后。当然,这一切之上,还需要许多的程序和算法来精确控制,才能保证车安全行驶。

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