[發(fā)明專利]一種基于多新息卡爾曼濾波的自平衡車設(shè)計(jì)方案在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 202010532368.8 | 申請(qǐng)日： | 2020-06-12 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN111722636A | 公開(kāi)（公告）日： | 2020-09-29 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 王曉明 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 芯河半導(dǎo)體科技（無(wú)錫）有限公司 |
| 主分類號(hào)： | G05D1/08 | 分類號(hào)： | G05D1/08 |
| 代理公司： | 暫無(wú)信息 | 代理人： | 暫無(wú)信息 |
| 地址： | 214135 江蘇省無(wú)錫市新吳區(qū)菱*** | 國(guó)省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 多新息 卡爾 濾波 平衡 設(shè)計(jì)方案 | ||
1.一種基于多新息卡爾曼濾波算法的自平衡車設(shè)計(jì)方案，其特征在于，主要包括：微處理器單元(1)、電源單元(2)、姿態(tài)測(cè)量單元(3)、直流電機(jī)單元(4)、LED指示單元(5)、無(wú)線傳輸單元(6)和手機(jī)客戶端(7)；所述電源單元(2)、姿態(tài)測(cè)量單元(3)、直流電機(jī)單元(4)、LED指示單元(5)、無(wú)線傳輸單元(6)均與微處理器單元(1)連接，所述微處理器單元(1)通過(guò)無(wú)線傳輸單元(6)與手機(jī)客戶端(7)連接；所述的微處理器單元(1)負(fù)責(zé)自平衡車姿態(tài)數(shù)據(jù)處理和控制任務(wù)調(diào)度；所述的LED指示單元(5)負(fù)責(zé)指示自平衡車系統(tǒng)的運(yùn)行和故障狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多新息卡爾曼濾波的自平衡車設(shè)計(jì)方案，其特征在于，所述的姿態(tài)測(cè)量單元(3)采用MPU6050傳感，獲得自平衡車X/Y/Z軸的姿態(tài)角數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多新息卡爾曼濾波的自平衡車設(shè)計(jì)方案，其特征在于，所述的電源單元(2)提供3.3V微處理器單元和姿態(tài)測(cè)量單元工作電壓；并提供5V無(wú)線傳輸單元工作電壓和提供12V的電機(jī)運(yùn)行工作電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多新息卡爾曼濾波的自平衡車設(shè)計(jì)方案，其特征在于，所述的無(wú)線傳輸單元(6)采用ESP8266模組，其與微處理器單元采用串口通訊方式，負(fù)責(zé)采集實(shí)時(shí)的姿態(tài)數(shù)據(jù)和電機(jī)數(shù)據(jù)；以及采用WIFI連接，傳輸手機(jī)客戶端下發(fā)的指令數(shù)據(jù)和PID參數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多新息卡爾曼濾波的自平衡車設(shè)計(jì)方案，其特征在于，所述手機(jī)客戶端(7)安裝控制自平衡車的應(yīng)用程序，應(yīng)用程序一方面負(fù)責(zé)下發(fā)控制自平衡車的指令，另一方面負(fù)責(zé)計(jì)算出最優(yōu)的PID參數(shù)，PID參數(shù)的優(yōu)化采用蟻群算法。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多新息卡爾曼濾波的自平衡車設(shè)計(jì)方案，其特征在于，所述直流電機(jī)單元(4)的電路包括：U1模塊、P1接線端口和P2接線端口，直流電機(jī)單元(4)負(fù)責(zé)獨(dú)立雙向控制兩個(gè)直流電機(jī)，保證自平衡車的運(yùn)動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于多新息卡爾曼濾波的自平衡車設(shè)計(jì)方案，其特征在于，所述的U1模塊采用TB6612FNG集成芯片，其通過(guò)PWM1和PWM2與所述微處理器單元(1)連接，通過(guò)VCC5V和VCC12V與所述電源單元2連接；所述U1模塊中的引腳A_M1、A_M2和B_M1、B_M2通過(guò)P1接線端口和P2接線端口分別與電機(jī)A和電機(jī)B相連；所述U1模塊中的引腳AB_EN、AA_EN、BA_EN、BB_EN通過(guò)P1接線端口和P2接線端口分別與電機(jī)A和電機(jī)B相連；通過(guò)高低電平，AB_EN，AA_EN負(fù)責(zé)電機(jī)A的正反轉(zhuǎn)和停止，BA_EN，BB_EN負(fù)責(zé)電機(jī)B的正反轉(zhuǎn)和停止。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于多新息卡爾曼濾波的自平衡車設(shè)計(jì)方案，其特征在于，所述U1模塊中的VCC5V電源接電容C14和C20，所述電容C14和C20用于濾除電壓的紋波，保證供電的穩(wěn)定性，P1接線端口和P2接線端口連接的VCC5V分別連接電容C16和C17，亦是保證供電的穩(wěn)定性。
9.一種多新息卡爾曼濾波算法，其特征包括以下步驟：
S1：通過(guò)姿態(tài)測(cè)量單元中的MPU6050傳感器獲得姿態(tài)角度數(shù)，所述微處理器單元讀取姿態(tài)數(shù)據(jù)；
S2：根據(jù)當(dāng)前微處理器單元的負(fù)荷選取合適的新息長(zhǎng)度；
S3：執(zhí)行多新息卡爾曼濾波算法；
S4：得到可用姿態(tài)角實(shí)時(shí)值；
S5：將姿態(tài)角實(shí)時(shí)值通過(guò)無(wú)線傳輸模塊傳送到手機(jī)客戶端。
該專利技術(shù)資料僅供研究查看技術(shù)是否侵權(quán)等信息，商用須獲得專利權(quán)人授權(quán)。該專利全部權(quán)利屬于芯河半導(dǎo)體科技（無(wú)錫）有限公司，未經(jīng)芯河半導(dǎo)體科技（無(wú)錫）有限公司許可，擅自商用是侵權(quán)行為。如果您想購(gòu)買此專利、獲得商業(yè)授權(quán)和技術(shù)合作，請(qǐng)聯(lián)系【客服】
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