自平衡车的控制系统研究文献综述

文献综述

研究现状：

自平衡电车越来越广泛，现在多用于商业和给警用，被中国公安系统用作巡逻车，由电池供电，虽然该种车重量只有40千克，电池重量也轻，但是车速可以达到15-20公里。充一次电一般可以行驶100多公里。车轮间距一般小于1米，可以将任意一个轮子作为原点转动，非常方便和灵活。2008年北京奥运会时，曾经在北京作为反恐装备部署过。许多人为它的优点着迷，都争相购买。自平衡电动车在中国的消费市场仍然相当可观。随着人们生活水平的提高，自平衡电动汽车的销售也将大大增加。两轮自平衡电车国内外目前对于小车的研究基本都是基于单片机的控制系统，主要是关于自平衡小车的机械构建，动力学分析，控制原理分析，数学建模，仿真，软件编程等，其中主要的是关于小车的姿态检测，算法控制以及卡尔曼滤波，国外一些先进的小车，也采用神经网络控制，具有更好的效果。

发展趋势：

2015年4月15日消息，平衡车制造商Ninebot宣布已于今年四月完成对电动平衡车鼻祖Segway的百分百股权及资产收购。此外，Ninebot还宣布，目前已获得8000万美元A轮融资，投资方为小米、红杉、顺为、华山。电动平衡车也叫体感车，目前国内的主要品牌有乐行体感车（英文INMOTION SCV）、易步车、风行者，国外最主要的是赛格威（segway）、索罗威尔（独轮），还有些山寨的牌子。近年来，两轮自平衡小车的研究开始在美国、日本、瑞士等国得到迅速的发展。建立了多个实验原机型，提出来众多解决平衡控制的方案，并对原机型的自动平衡性能与运动特性进行了验证。通过对两轮自平衡系统的改造，可快速方便的应用到众多环境中去，如承载、运输、代步等。这其中蕴藏着巨大的商机，相应有些国外公司现在已经推出了商业化产品，并且已经投放到了市场两轮自平衡小车自问世以来，迅速成为研究各种控制理论的理想平台，具有重大的理论意义，这要归功于她不稳定的动态性能和系统所具有的非线性。

近十年来，两轮自平衡机器人引起同外许多研究机构和机器人爱好者极大关注，各种基于不同目的、不同设计方案和控制策略的自平衡系统相继而生。在这方面国外的研究比较超前，研制出了一些具有代表性的机器人，国内的研究基本上处于理论研究与实践的初期，只开发出了少数的实验原型机。中国科学技术大学自动化系和力学系多位教授、博导、博士、硕士研究生和本科生联合研制完成的科研成果，又名自平衡电动代步车，是实用的两轮自动平衡车，己能实用化，两轮自平衡机器几是将倒立摆原理移植到移动机器人上的概念。关于倒立摆的研究多年来国内外已经研究非常成熟，其文献也相当之多，然而更重要的是如何将倒立摆有效地应用在移动机器人上。

研究意义与价值：