基于单片机的两轮自平衡小车设计开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

#本选题研究的目的及意义
近年来，随着微电子技术和控制理论的快速发展，智能移动机器人领域取得了显著的进步。

作为一种典型的移动机器人平台，两轮自平衡小车因其结构简单、灵活性高、应用场景广泛等特点，成为了机器人研究领域的热点之一。

本课题旨在设计并实现一种基于单片机的两轮自平衡小车，深入研究其姿态平衡控制算法，并探索其在实际应用中的可行性。

2. 本选题国内外研究状况综述

#本选题国内外研究状况综述
两轮自平衡小车作为控制领域的一个经典问题，近年来在国内外都受到了广泛关注和研究。

1. 国内研究现状

国内对于两轮自平衡小车的研究起步相对较晚，但近年来发展迅速。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

1. 主要内容

本课题的主要研究内容如下：
1.两轮自平衡小车系统建模与分析:对两轮自平衡小车的结构和运动原理进行分析，建立其动力学模型，并分析其稳定性。

2.硬件平台搭建:选择合适的单片机作为控制核心，设计传感器模块、电机驱动模块、电源模块等硬件电路，并完成硬件平台的搭建和调试。

4. 研究的方法与步骤

本课题将采用理论分析、实验研究和仿真模拟相结合的方法进行研究。

1.理论分析:通过查阅文献、学习相关理论知识，深入理解两轮自平衡小车的运动原理、控制理论以及相关技术，为后续研究奠定理论基础。

2.系统设计:根据研究目标和功能需求，设计两轮自平衡小车的硬件电路和软件架构，包括选择合适的单片机、传感器、电机驱动模块等硬件设备，以及设计控制算法、通信协议等软件模块。

5. 研究的创新点

本课题致力于在以下几个方面实现创新：
1.控制算法优化:针对传统pid控制算法在两轮自平衡小车控制中存在的不足，例如参数难以整定、鲁棒性较差等问题，本研究将探索更加先进的控制算法，例如模糊pid控制、神经网络pid控制等，以提高小车的控制性能和环境适应能力。

2.多传感器融合:为了提高小车的姿态感知精度和稳定性，本研究将采用多传感器融合技术，例如将加速度传感器、陀螺仪和编码器的数据进行融合，以获得更加准确的姿态信息，并提高系统的抗干扰能力。

3.人机交互功能:为了增强小车的实用性和趣味性，本研究将尝试加入人机交互功能，例如通过蓝牙模块实现手机app与小车的无线通信，使用户可以通过手机控制小车的运动，或者获取小车的状态信息。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

1. 刘伟,张铁.两轮自平衡机器人的模糊pid控制[j].自动化技术与应用,2021,40(01):77-81 93.

2. 冯强,梁文斌,周远.基于stm32的两轮自平衡机器人设计[j].电子测量技术,2020,43(24):101-106.

3. 贾玉苹,周兴社,王晓宇.基于stm32的两轮自平衡小车设计[j].电子技术与软件工程,2020(19):122-125.