我們知道車要走，當(dāng)然就是兩個(gè)輪子轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。而控制車輪就是一項(xiàng)技術(shù)活了。車輪通過(guò)兩個(gè)電機(jī)經(jīng)由齒輪箱驅(qū)動(dòng)，因此通過(guò)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速可以實(shí)現(xiàn)對(duì)車輪的運(yùn)動(dòng)控制。電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制是通過(guò)控制電機(jī)線圈上的電流實(shí)現(xiàn)的�？刂齐姍C(jī)電流，就控制了電機(jī)的輸出力矩(力量)。

　　可是誰(shuí)在控制電機(jī)呢？

　　簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，當(dāng)我們手指立著木棍的時(shí)候，木棍向前倒，我們就往前跑來(lái)抵消木棍倒的趨勢(shì)。但又不能跑太快，不然木棍又會(huì)往后倒了。這個(gè)時(shí)候我們是通過(guò)眼睛看到木棍倒的角度和速度來(lái)控制自己的跑的速度和方向。

　　平衡車也是要通過(guò)“眼睛”看到車上的狀態(tài)才行，所以平衡車姿態(tài)以及角速度的測(cè)量成為控制的關(guān)鍵。測(cè)量平衡車姿態(tài)和角速度可以通過(guò)加速度傳感器和陀螺儀實(shí)現(xiàn)。它們就是平衡車的“眼睛”。

　　現(xiàn)在我們來(lái)看看這兩個(gè)玩意：

　　(1)加速度傳感器

　　加速度傳感器可以測(cè)量由地球引力作用或者物體運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的加速度。只需要測(cè)量其中一個(gè)方向上的加速度值，就可以計(jì)算出車傾角。比如使用X 軸向上的加速度信號(hào)，車直立時(shí)，固定加速度器在X軸水平方向，此時(shí)輸出信號(hào)為零偏電壓信號(hào)。當(dāng)車發(fā)生傾斜時(shí)，重力加速度g 便會(huì)在X 軸方向形成加速度分量，從而引起該軸輸出信號(hào)的變化。

　　但在實(shí)際車運(yùn)行過(guò)程中，由于平衡車本身的運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的加速度會(huì)產(chǎn)生很大的干擾信號(hào)疊加在上述測(cè)量信號(hào)上，使得輸出信號(hào)無(wú)法準(zhǔn)確反映真正的傾角。因此對(duì)于直立控制所需要的姿態(tài)信息不能完全由加速度傳感器來(lái)獲得。。

　　(2)角速度傳感器-陀螺儀

　　陀螺儀可以用來(lái)測(cè)量物體的旋轉(zhuǎn)角速度。平衡車上安裝陀螺儀，可以測(cè)量車傾斜的角速度，將角速度信號(hào)進(jìn)行積分處理便可以得到車的傾角。但是由于陀螺儀本身具有一定噪聲，如果一直積分的話，就會(huì)引起傾角漂移。因此對(duì)于直立控制所需要的姿態(tài)信息，也不能單獨(dú)由陀螺儀來(lái)積分獲得。

　　上面說(shuō)到的兩個(gè)傳感器都單獨(dú)獲得動(dòng)態(tài)情況下的準(zhǔn)確，穩(wěn)定的姿態(tài)，但是這兩種傳感器具有互補(bǔ)性，即加速度傳感器，在靜態(tài)情況下使用效果會(huì)好一些，陀螺儀在動(dòng)態(tài)情況下使用，效果會(huì)好一些。此時(shí)，就需要一種算法，來(lái)將這兩種信號(hào)進(jìn)行有效融合，才能獲取準(zhǔn)確的姿態(tài)信息。

　　平衡車采用的是自主研發(fā)的帶補(bǔ)償?shù)目勺兡：�卡爾曼濾波算法來(lái)實(shí)現(xiàn)有效的姿態(tài)數(shù)據(jù)融合，可以得到在高動(dòng)態(tài)情況下的穩(wěn)定準(zhǔn)確的姿態(tài)信息。

　　現(xiàn)在，我們來(lái)梳理一下平衡車行駛的整個(gè)過(guò)程。當(dāng)我們站立在車上時(shí)，人和車保持直立，這個(gè)時(shí)候，加速度傳感器和陀螺儀主要的工作就是讓車靜止；當(dāng)人重心向前，車身有一個(gè)明顯的向前的傾斜角度，兩個(gè)傳感器敏銳的捕捉到這一變化，由電流和速度控制算法來(lái)對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，電機(jī)開(kāi)始逐步加速旋轉(zhuǎn)，車輪就向前滾動(dòng)，這樣就開(kāi)始加速。減速過(guò)程與此類似。

　　總之，平衡車要安全平穩(wěn)的行駛，這兩個(gè)傳感器就在不停的測(cè)量和計(jì)算。然后對(duì)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，使車輪是向前還是向后。當(dāng)然，這一切之上，還需要許多的程序和算法來(lái)精確控制，才能保證車安全行駛。

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