第十届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告球形轮自平衡小车的惯性导航控制学校：上海交通大学队伍名称：Cyber思源致远参赛队员：沈硕诚戚阳张兆瑞蔡之奡傅嘉豪带队教师：王冰王春香II关于技术报告和研究论文使用授权的说明本人完全了解第十届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛关于保留、使用技术报告和研究论文的规定，即：参赛作品著作权归参赛者本人，比赛组委会和飞思卡尔半导体公司可以在相关主页上收录并公开参赛作品的设计方案、技术报告以及参赛模型车的视频、图像资料，并将相关内容编纂收录在组委会出版论文集中。参赛队员签名：带队教师签名：日期：III摘要本文以第十届全国大学生智能汽车竞赛创意组比赛为背景，介绍了球形轮自平衡车的硬件结构与软件开发流程。创意组竞赛要求利用Freescale半导体公司生产的处理器为主要处理器，选择两轮车，独球车和独轮车三种底盘结构中的一种，设计并制作一台能进行自主惯性导航的小车，完成规定路径的绕行。在本项目中，选取独球车作为基本的底盘结构，并借助计算机CAD建模，3D打印等技术，自行设计、制作了独球车。小车采用飞思卡尔MC56F84789作为主控处理器，选用MEMS惯性测量单元作为姿态监测，惯性导航的传感器，采用蓝牙-串口模块作为上位机通讯工具。小车采用了简化的卡尔曼滤波对倾斜角度值进行处理，使用基于PID的算法控制平衡，采用LQR确定平衡控制参数。关键词：Freescale，智能车，3D打印，LQR算法，惯性导航，球轮车IVAbstractInthispaper,thehardwarestructureandsoftwaredevelopmentprocessofthesphericalwheelselfbalancingvehicleareintroducedinthispaperbasedontheTenthNationalCollegeStudents'intelligentautomobilecompetitionandcreativegroup.CreativegroupcompetitionaskedtouseFreescaleSemiconductorCompanyproducestheprocessorasthemainprocessor,thechoiceoftwowheelers,alonecartsandwheelbarrowsthreechassisstructureofa,designedandproducedacarautonomousinertialnavigation,completetheprescribedpathbypass.Inthisproject,theselectionofthesingleballcarasthebasicchassisstructure,andwiththehelpofcomputerCADmodeling,3Dprintingtechnology,selfdesign,productionofasingleballcarstructure.ThecarusestheMC56F84789asthemaincontrolprocessor,theMEMSinertialmeasurementunitisusedasthesensor,andthesensoroftheinertialnavigationsyst...
