互补滤波技术在自平衡机器人中的应用

孙泰祎，王子兰，王 彦，朱延正

(山东科技大学 电气与自动化工程学院,山东 青岛 266590)

互补滤波技术在自平衡机器人中的应用

孙泰祎，王子兰，王 彦，朱延正

(山东科技大学 电气与自动化工程学院,山东 青岛 266590)

首先在理论上建立了自平衡机器人的动力学模型。基于PD控制算法，开发保持自平衡机器人直立的控制算法，并设计相应的控制器。利用模拟量输出的陀螺仪ENC03和加速度计MMA7361两个传感器分别测量角速度和角加速度，再采用互补滤波技术实时获得自平衡机器人的角度。在实验部分，自平衡机器人的机械结构使用普通小功率直流电机，驱动芯片使用BTS7960大电流半桥芯片，以ColdFrie MCF52255芯片作为控制器，采用蓝牙模块进行数据传输。将编写好的程序烧写到32位飞思卡尔单片机中，实现对自平衡机器人的控制，通过实时采集数据验证所开发的程序和算法的合理性。实验结果验证了所设计自平衡机器人的机械结构与硬件电路的合理性。

自平衡机器人；PD控制算法；互补滤波

在现代化生产过程中，机器人的作用越来越显著，机器人发展水平的提升甚至可以代表一个国家综合国力的提升。随着科技的进步，移动机器人技术也逐步发展起来。利用反馈的观点建立了两轮自平衡机器人的动力学模型，国内外目前已经有大量的研究成果[1-5]。文献[1]利用可控性和可线性化得出该系统的强可检测性的条件和最大自由度，并且根据推导方程结果设计了两种特殊的控制器。……