【平衡小车设计】1.平衡小车设计概述

        平衡小车是移动机器人的一种，它具有很高的实用价值以及很高的理论研究价值，在实用价值方面其可用于抗震救灾、运输载货等，在理论研究方面，其为高阶非线性、强耦合系统，可用于控制模型与算法的研究。

        基于平衡小车的实用价值与理论研究价值，本专栏将详细介绍平衡小车实物系统的设计以及平衡小车动力学模型的建立。

        实物系统的设计首先得设计出实物硬件平台，然后设计平衡车姿态融合算法以获取平衡车姿态，接着设计控制算法，最后结合传感器数据与控制算法进行调试，所以实物系统设计包含以下几个部分：

        ①机械及硬件电路设计：该部分将说明机械设计要点以及硬件电路的设计框图，包含各模块功能的说明；

        ②数据融合算法设计：这部分将介绍陀螺仪数据融合算法，包括其原理的介绍以及具体实现程序；

        ③控制算法设计：这部分将推导基于PID的平衡控制算法，并给出一定的改进思路；

        ④调试以及运动控制：这部分将给出平衡的调试方法以及步骤，并说明如何控制平衡车前进后退等。

        理论研究则首先需要对平衡小车动力学建模，并接着在SIMULINK上搭建仿真模型，最后在仿真模型基础上设计控制算法。所以理论研究部分包括以下几个部分：

        ①平衡小车动力学模型建立与分析：这部分将推导平衡小车的动力学模型，并对该模型的能控性、稳定性进行分析；

        ②SIMULINK仿真的建立：该部分将根据动力学方程在SIMULINK平台上搭建平衡小车的动力学模型，并分析其合理性；

        ③平衡控制算法的仿真：这部分将在平衡小车的仿真基础上搭建几种控制算以实现平衡小车的平衡。

        后续将逐渐完善该专栏，预计2023年7月之前写完，有疑惑的地方欢迎私信或留言。