[发明专利]一种基于串级PID的直立两轮电磁循迹车

权利要求书

1.一种基于串级PID的直立两轮电磁循迹车，包括车体，其特征在于：还包括设置在所述车体上的供电模块、微控制模块、电感模块、姿态传感器、通讯模块、驱动模块以及编码器测速模块，所述供电模块、所述电感模块、所述姿态传感器、所述通讯模块、所述驱动模块以及所述编码器测速模块分别与所述微控制模块电连接，其中，所述供电模块为所述微控制模块提供电源，所述电感模块用于判断赛道当前信息，并通过运算放大器模块与所述微控制模块电连接，所述姿态传感器用实时采集当前车体运动姿态并反馈给所述微控制模块，所述通讯模块用于与远程后台通讯，所述驱动模块用于驱动所述车体运动，所述编码器测速模块用于根据所述姿态传感器反馈的信号实时控制所述驱动模块的运动。

2.根据权利要求1所述的一种基于串级PID的直立两轮电磁循迹车，其特征在于：所述微控制模块为型号是MM32F3277G9P的单片机，所述姿态传感器集成了陀螺仪和加速度计，其型号为ICM20602，所述通讯模块为蓝牙模块或无线网络传输模块。

3.根据权利要求1所述的一种基于串级PID的直立两轮电磁循迹车，其特征在于：还包括用于拍摄赛道当前路况的摄像模块，所述摄像模块采用总钻风数字摄像头，其与所述微控制模块电连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于串级PID的直立两轮电磁循迹车，其特征在于：还包括声音提示模块和显示模块，所述声音提示模块和所述显示模块分别与所述微控制模块电连接，所述声音提示模块用于在所述车体偏离赛道时发出警报声音，其采用蜂鸣器，所述显示模块用于实时显示所述车体的运行时间、车速和行驶距离，所述显示模块采用LED显示屏。

5.根据权利要求1所述的一种基于串级PID的直立两轮电磁循迹车，其特征在于：所述电感模块通过设置在所述车体上的感应线圈对车体的运行轨迹进行金属检测。

6.根据权利要求1所述的一种基于串级PID的直立两轮电磁循迹车，其特征在于：所述编码器测速模块为两个，所述驱动模块为分别设置在所述车体的左车轮和右车轮上的直流电机，所述编码器测速模块分别用于测量所述车体的左车轮和右车轮的转速。

7.根据权利要求6所述的一种基于串级PID的直立两轮电磁循迹车，其特征在于：所述编码器测速模块采用以下方式实时控制所述驱动模块的运动，步骤如下，

S1：获取姿态传感器的姿态数据并进行滤波融合，得到当前的姿态信息，姿态信息包括当前的姿态角以及姿态角对应的角速度；

S2：将当前姿态角与期望姿态角的偏差值作为角度PID控制器的输入量，根据当前角速度与角度PID控制器输出量的差值输入角速度PID控制器，角速度PID控制器输出直流电机；

S3：编码器测速模块获取当前车体左车轮和右车轮的转速，与期望速度的偏差值作为速度PID控制器的输入量，最终形成闭环控制。