本參考方案假設(shè)維持車模直立、運行的動力都來自于車模的兩個后車輪。后輪轉(zhuǎn)動由兩個直流電機(jī)驅(qū)動。 因此從控制角度車模作為一個控制對象， 它的控制輸入量是兩個電極的轉(zhuǎn)動速度。 車模運動控制任務(wù)可以分解成以下三個基本控制任務(wù)：?1）控制車模平衡 （優(yōu)先級最高）：通過控制兩個電機(jī)正反向運動保持車模直立平衡狀態(tài)； 2）通過調(diào)節(jié)車模的傾角來實現(xiàn)車模速度控制，實際上最后還是演變成通過控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)車輪速度的控制。 3）控制車模方向：通過控制兩個電機(jī)之間的轉(zhuǎn)動差速實現(xiàn)車模轉(zhuǎn)向控制。一、車模直立控制車模平衡控制是通過負(fù)反饋來實現(xiàn)的， 因為車模有兩個輪子著地， 車體只會在輪子滾動的方向上發(fā)生傾斜。 控制輪子轉(zhuǎn)動， 抵消在一個維度上傾斜的趨勢便可以保持車體平衡了。那么車輪如何運行，才能夠最終保持車體平衡穩(wěn)定？可以通過建立車模的運動學(xué)和動力學(xué)數(shù)學(xué)模型，設(shè)計反饋控制來保證車模的平衡。由物理分析過程總結(jié)控制車模直立穩(wěn)定的條件如下：單軸陀螺儀 ENC-03 三軸加速度 MMA7361 模塊 MC9S12XS128 OV7620 攝 像頭模塊 200 線歐姆龍旋轉(zhuǎn)編碼器 2 個電 機(jī) 驅(qū) 動 模 塊 4 個 BTN7971 串口調(diào)試撥碼開關(guān)兩個 RS380 電機(jī)（1）能夠精確測量車模傾角 θ的大小和角速度 ‘ θ的大??；（2）可以控制車輪的加速度。二、車模速度控制車模運行速度和加速度是通過控制車輪速度實現(xiàn)的，車輪通過車模兩個后輪電機(jī)經(jīng)由減速齒輪箱驅(qū)動，因此通過控制電機(jī)轉(zhuǎn)速可以實現(xiàn)對車輪的運動控制。電機(jī)的運動控制有三個作用：（1）通過電機(jī)加速度控制實現(xiàn)車模平衡穩(wěn)定。（2）通過電機(jī)速度控制，實現(xiàn)車模恒速運行和靜止。雖然本屆比賽規(guī)則中沒有要求車模速度恒定，也沒有要求車模在比賽之前和沖過終點之后保持靜止?fàn)顟B(tài)。通過速度控制， 可以提高車模穩(wěn)定性。 在將來的比賽中， 如果規(guī)則增加了靜止要求，或者需要通過橋梁等障礙物時，速度控制將會發(fā)揮作用。（3）通過電機(jī)差速控制，可以實現(xiàn)車模方向控制。三、車模的角度和角速度測量通過測量車模的傾角和傾角速度控制車模車輪的加速度來消除車模的傾角。因此，車模傾角以及傾角速度的測量成為控制車模直立的關(guān)鍵。 測量車模傾角和傾角速度可以通過安裝在車模上的加速度傳感器和陀螺儀實現(xiàn)單軸陀螺儀 ENC-03 三軸加速度 MMA7361 模塊陀螺儀可以用來測量物體的旋轉(zhuǎn)角速度。競賽允許選用村田公司出品的 ENC-03 系列的加速度傳感器。它利用了旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的物體會受到科里奧利力的原理，在器件中利用壓電陶瓷做成振動單元。 當(dāng)旋轉(zhuǎn)器件時會改變振動頻率從而反映出物體旋轉(zhuǎn)的角速度。三軸加速傳感器采用了飛思卡爾公司生產(chǎn)的性價比高微型電容式加速度傳感器 MMA7361 芯片。其采用了信號調(diào)整，單級低通濾波器和溫度補(bǔ)償技術(shù)，并且提供了 2 個靈敏度量程選擇接口和休眠模式接口