环保问题也愈来愈受到各国的重视。其中,交通出行是低碳环保和节能减排的关键领域。
近年来,随着两轮平衡车在市场上的兴起,其集结构简单,节能环保,转弯半径小,控制方便等优点于一体,成为了许多出行者的代步工具,同时也吸引了很多科研人员的青睐。本文针对平衡车控制系统的特点,对平衡车控制系统进行了设计,对平衡车控制算法进行了相关的研究。
论文主要研究内容与成果如下:1.针对两轮自平衡车的运动特性和结构特点,通过拉格朗日方程法建立平衡车动力学方程,并通过MATLAB进行仿真,验证了该模型的正确性。2.基于两轮自平衡车的控制系统,对控制的总体方案进行了设计并选取相应的硬件模块进行硬件电路的控制设计。
其中,硬件模块主要包括STM32单片机模块、MPU6050传感器模块、电源模块和电机驱动模块等组成。软件主要使用互补滤波算法对平衡车的姿态进行解算,并使用PID算法对平衡车进行控制,最后通过MDK软件将程序烧录至STM32单片机进行控制实现自平衡。
3.通过使用增强学习控制算法来对平衡车进行仿真控制。该算法无需模型和先验知识,可通过不断的进行试错学习训练出控制策略。
在仿真实验中,给定平衡车一个初始状态,实验效果达到预期,验证增强学习算法有效性。4.针对纯增强学习控制的弊端,设计出增强学习结合神经网络的算法,使用改进后的增强学习算法对平衡车进行仿真控制,对比纯增强学习算法,仿真实验效果更加理想。