2024年4月28日发(作者：隋英彦)
电动自平衡车设计调研报告
姓名 宋 奇
班级 工设111
学号**********
1
摘 要
几年来，随着城市越来越拥挤，两轮自平衡车凭借着它噪音小、能源利用率高，占地面
积小、操控简单、0半径转弯等优点，逐渐成为一种新型时尚的代步工具，有着广泛的应用
前景。自平衡车两轮左右对称布置，利用加速度计与陀螺仪互相协作进行前后倾斜角度检测，
同时利用角位移传感器进行自平衡车转向控制杆左右倾斜角度的检测，并将信息输出给单片
机，通过相应的控制算法计算出车辆的控制量，用该控制量驱动电机工作，完成自平衡车前
进、后退与转向等动作。驾驶者只需改变身体的重心，自平衡车就会根据俯仰的方向前进或
后退，而车辆的速度则与驾驶人身体倾斜的程度呈正比。车体的转弯通过车把的左右倾斜角
度来控制，不同的倾斜角度对应电机不同的速度差。
自平衡车系统设计的难点在于怎么釆用成本低廉的惯性传感器进行准确的姿态检测与系统
控制算法的设计。加速度计信号噪声大且易受动态加速度干扰，釆用平滑滤波去噪，可以有
效去除噪声，但仍很容易受到外界加速度影响；陀螺仪很好的消除了动态加速度的影响，但
是随着陀螺仪的温漂，积分出的角度会存在很大的偏差；所以单独使用陀螺仪或者加速度计，
都不能获得有效而可靠的信息来保证车辆的平衡，所以釆用互补滤波对陀螺仪和加速度计输
出信号进行融合，可以抑制动态加速度的干扰和陀螺仪的误差，但同时输出的波形存在一定
的过冲现象。通过参数调整，建立一个系统，可以有效去除过冲现象。通过以上方法，可以
准确并及时的釆集到自平衡车姿态信息，为控制算法的设计奠定良好的基础。
本文主要介绍了，两轮的平衡车在国内和国外的现状和发展前景。并且介绍了我制作的两轮
自平衡车的电路部分，控制算法，在完成信号处理和控制算法之后，本文进行了自平衡车样
车的设计，包括样车的电系统设计，包括电源部分，控制部分等，并制作PCB板，完成整车
的搭建。通过样车上实验，可达到载人稳定的前进，后退和转向。
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2024年4月28日发(作者：隋英彦)
电动自平衡车设计调研报告
姓名 宋 奇
班级 工设111
学号**********
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摘 要
几年来，随着城市越来越拥挤，两轮自平衡车凭借着它噪音小、能源利用率高，占地面
积小、操控简单、0半径转弯等优点，逐渐成为一种新型时尚的代步工具，有着广泛的应用
前景。自平衡车两轮左右对称布置，利用加速度计与陀螺仪互相协作进行前后倾斜角度检测，
同时利用角位移传感器进行自平衡车转向控制杆左右倾斜角度的检测，并将信息输出给单片
机，通过相应的控制算法计算出车辆的控制量，用该控制量驱动电机工作，完成自平衡车前
进、后退与转向等动作。驾驶者只需改变身体的重心，自平衡车就会根据俯仰的方向前进或
后退，而车辆的速度则与驾驶人身体倾斜的程度呈正比。车体的转弯通过车把的左右倾斜角
度来控制，不同的倾斜角度对应电机不同的速度差。
自平衡车系统设计的难点在于怎么釆用成本低廉的惯性传感器进行准确的姿态检测与系统
控制算法的设计。加速度计信号噪声大且易受动态加速度干扰，釆用平滑滤波去噪，可以有
效去除噪声，但仍很容易受到外界加速度影响；陀螺仪很好的消除了动态加速度的影响，但
是随着陀螺仪的温漂，积分出的角度会存在很大的偏差；所以单独使用陀螺仪或者加速度计，
都不能获得有效而可靠的信息来保证车辆的平衡，所以釆用互补滤波对陀螺仪和加速度计输
出信号进行融合，可以抑制动态加速度的干扰和陀螺仪的误差，但同时输出的波形存在一定
的过冲现象。通过参数调整，建立一个系统，可以有效去除过冲现象。通过以上方法，可以
准确并及时的釆集到自平衡车姿态信息，为控制算法的设计奠定良好的基础。
本文主要介绍了，两轮的平衡车在国内和国外的现状和发展前景。并且介绍了我制作的两轮
自平衡车的电路部分，控制算法，在完成信号处理和控制算法之后，本文进行了自平衡车样
车的设计，包括样车的电系统设计，包括电源部分，控制部分等，并制作PCB板，完成整车
的搭建。通过样车上实验，可达到载人稳定的前进，后退和转向。
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