基于Arduino单片机的平衡车设计

摘要

设计了一种采用双闭环PID控制的双轮自平衡车，系统以Arduino Mega2560单片机作为主控芯片，采用MPU-6050陀螺仪加速度计传感器实时采集车体角度和角速度数据，通过互补滤波算法对干扰进行抑制.车体的直立运行控制采用负反馈PD控制，车身速度控制采用正反馈PI控制.平衡车主控芯片通过控制电机驱动模块L298N调节PWM输出的占空比来改变电机的转速.按照Ziegler-Nichols经验整定公式求出PID初始参数，使用Simulink构建该PID算法模型并进行仿真，仿真结果表明所使用的双闭环PID控制算法的动态性能良好，具有较好的抗干扰能力.平衡车的实物调试结果实现了平衡车直立平衡运行的目标.

关键词

双闭环PID控制 / Arduino / 互补滤波 / Ziegler-Nichols经验整定公式