文献综述
题目：自平衡二轮电动车直立控制研究
摘要：平衡车的运作原理主要是飞机平衡的原理，也就是车辆本身的自动平衡能力(电子自衡系统)。以内置的精密电子陀螺仪(Solid-State Gyroscopes)来判断车身所处的姿势状态，透过精密且高速的中央微处理器计算出适当的指令后，驱动马达来做到平衡的效果。假设我们以站在车上的驾驶人与车辆的总体重心纵轴作为参考线。当这条轴往前倾斜时，平衡车车身内的内置电动马达会产生往前的力量，一方面平衡人与车往前倾倒的扭矩，一方面产生让车辆前进的加速度，相反的，当陀螺仪发现驾驶人的重心往后倾时，也会产生向后的力量达到平衡效果。因此，驾驶人只要改变自己身体的角度往前或往后倾，平衡车就会根据倾斜的方向前进或后退，而速度则与驾驶人身体倾斜的程度呈正比。原则上，只要平衡车有正确打开电源且能保持足够运作的电力，车上的人就不用担心有倾倒跌落的可能，这与一般需要靠驾驶人自己进行平衡的滑板车等交通工具大大不同。
关键词: 直立控制；PD算法；仿真分析；两轮自平衡车
引言
两轮自平衡车（也称为两轮机器人） 具有极强的灵活性，它的行为与火箭飞行器及两足机器人行走有很大的相似性，因而对其进行研究和设计受到国内外机器人领域的高度重视。双轮自平衡车，属于同轴平行布置的结构，即两个车轮轴连接在同一根轴线上，它与倒立摆(In-verted Pendulum)系统相似，其重心位置在支点上方。两轮行走机构是自然不稳定体，为高阶次、不稳定、多变量、非线性、强耦合系统，在非控制状态下，其不能保持自身平衡。本课题考虑具有自平衡功能的同轴二轮电动车。参考科研文献，建立该类电动车的动力学模型。分析所建立动力学系统，运用PID控制算法实现自平衡控制，利用MATLAB软件进行仿真分析。在MATLAB软件中实现动力学模型和控制算法的仿真计算。本研究的目的是了解掌握自平衡二轮电动车的动力学原理和控制算法，为相关车辆实验提供理论基础。
一、国内外研究现状
1.1国内研究概况:
国内关于自平衡车的研究与国外相比起步较晚，且技术较为落后，但也获得了一定成绩。
2003年，中国科学技术大学成功研究出了两轮自平衡机器人Free Mover该车使用嵌入式微控制器作为控制核心，使用速度传感器、加速度计与平衡传感器检测自平衡车姿态，通过控制算法，计算出驱动力大小，转换为信号发给电机，控制自平衡车的平衡，通过控制转向控制杆完成转向动作。该车时速可达公里，可连续行驶距离30公里。
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