基于互补滤波的两轮自平衡小车的实现

要使两轮自平衡小车协同运动、平衡稳定、有效控制，最为关键的首要因素是准确、快速地解算出其运动姿态信息。该文针对姿态信息解算的卡尔曼滤波解算复杂、运算量大等缺点，采用互补滤波将倾角、加速度传感器信息进行数据融合、优化，得到与实际姿态信息相一致的最优估计值。再综合视觉传感器，两轮自平衡小车自动调整运动姿态、及时修正并回归至平衡位置，实现平稳控制。提出利用传感器—倾角、加速度、磁力计、视觉，互补滤波，ARM微控制器，4G通信等多种技术，设计出基于互补滤波的两轮自平衡小车。详细阐述了工作原理、系统架构、硬件设计及姿态信息检测、互补滤波、方向检测等算法。实践表明，基于互补滤波的两轮竞速自平衡小车姿态解算准确快速、运动控制精准、转弯快速。