基于卡尔曼滤波的两轮自平衡遥控小车设计

针对现有两轮自平衡遥控小车系统稳定性不佳、实现功能单一、车体摆动幅度过大等不足,提出了两轮自平衡遥控小车改进方案。采用STM32F103单片机作为主控器,移植实时操作系统μC/OS-Ⅱ,选择直流电机、传感器以及外围电路,设计了两轮自平衡遥控小车的硬件控制部分。利用MPU6050模块实时获取小车的当前运行姿态,经卡尔曼滤波处理位姿信息后发送给主控器,随后利用线性PID控制算法调节电机转速,结合双闭环控制实现了小车的直立平衡行走。摇杆电位器结合无线通信模块可远程遥控小车,利用超声波传感器和GSM模块实现避障和远程监测功能,通过TFT彩色液晶屏和蓝牙手机客户端实现人机交互功能。试验结果表明,小车系统运行平稳、功能多元、抗干扰能力强,具有很高的准确性和稳定性,实现了自平衡遥控理论的扩展,在机器人领域具有广阔的应用前景。