[实用新型]一种基于myRIO平台的自平衡小车控制系统

说明书

本实用新型公开了一种基于myRIO平台的自平衡小车控制系统，主要包括：感应模块，主控制模块，直流减速电机，电机驱动模块，通信模块，上位机和供电模块。本实用新型的一种基于myRIO平台的自平衡小车控制系统，可以实现性能高，价格低，使用方便，在软件界面直接控制物体，软件和硬件的完美对接，大大缩短了信号处理时间，提高了控制系统性能的优点。

技术领域

本实用新型涉及息平衡小车控制技术领域，具体地，涉及一种基于myRIO平台的自平衡小车控制系统。

背景技术

两轮平衡车属于自主移动机器人的领域，在八十年代后期对于机器人的研究就形成比较系统的科学体系。Segway LLC公司研发生产的赛格威被乔布斯誉为跨时代的科技实用新型。其特点在于解放了人的双手，操作者只需要摆动身体就可以控制车子前进、后退、转弯、停止等动作。目前，两轮平衡车要实现的关键技术有三项：(1)平衡车要实现平衡，要对其运动状态进行分析。两轮平衡车会发生前倾后倾的现象，为抵消小车前倾或后倾产生的力，需要两个轮用同样大小方向相反的力来抵消，以达到平衡的目的；(2)在程序设计中，涉及到LQR控制器，即加权矩阵Q以及R的值的确定，会影响小车的参考速度；(3)PID控制器的参数的调节。参数的变化是直接影响小车是否平衡的重要指标。

myRIO是美国国家仪器公司(NI)推出的一款嵌入式硬件装置，可以帮助快速设计复杂的实际工程系统，同时享有经济实惠的价格。myRIO 1900平台结构上可以分为三层，分别为嵌入式微处理器、FPGA和I/O资源。myRIO 1900能够从传感器读取原始信号并加以处理，变成直接可以使用的信号，大大节省了时间，也简化了其中的繁琐的信号处理环节。另外，myRIO 1900具有WiFi功能，为远程实时地监控和控制小车提供了关键的保障。myRIO1900能够将接收到的传感器的信号经过处理传回上位机，设计者就能在上位机上看到小车的运动状态，以及各个传感器的信号(波形图等)。

该实用新型适用于对两轮自平衡小车状态的控制。现有文献《基于myRIO控制器的自平衡车的PID算法实现》，通过myRIO控制器设计了平衡的PID算法控制，并对比了数字PID算法中位置式PID算法和增量式PID算法的可行性，利用位置式PID算法实现小车平衡的控制。现有文献中涉及技术的缺点是，通过myRIO设计的自平衡车控制中，只片面的对PID算法进行了比较和设计，不能根据实际情况找到小车的平衡位置，并不断的调整PID参数。一旦小车变成静止直立状态时，会前倾或后倾并持续运动，不利于自平衡小车系统控制。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对上述问题，提出一种基于myRIO平台的自平衡小车控制系统，以实现性能高，价格低，使用方便，在软件界面直接控制物体，软件和硬件的完美对接，大大缩短了信号处理时间，提高了控制系统性能的优点。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种基于myRIO平台的自平衡小车控制系统，主要包括：

myRIO平台和车轮，所述myRIO平台绑定在车轮上。

进一步地，所述myRIO平台包括myRIO主控制器模块，所述myRIO主控制器模块分别与myRIO加速计模块、陀螺仪模块、直流减速电机、供电模块、WIFI通信模块相连接，所述WIFI通信模块还与上位机相连接，所述供电模块、直流减速电机均与电机驱动模块相连接。

进一步地，所述myRIO加速计模块内嵌于myRIO平台。

进一步地，所述myRIO加速计模块分为三个轴(X，Y，Z)，由于myRIO在系统中是直立状态，因此X轴和Y轴在小车平衡时，不参与测量角度，当车身倾倒时，Z轴发生变化，产生车身倾斜的角度，由加速度计的VI(Accelerometer.vi)算出Z轴角度变化。