本參考方案假設(shè)維持車(chē)模直立、運(yùn)行的動(dòng)力都來(lái)自于車(chē)模的兩個(gè)后車(chē)輪。后輪轉(zhuǎn)動(dòng)由兩個(gè)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。 因此從控制角度車(chē)模作為一個(gè)控制對(duì)象， 它的控制輸入量是兩個(gè)電極的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。 車(chē)模運(yùn)動(dòng)控制任務(wù)可以分解成以下三個(gè)基本控制任務(wù)：?1）控制車(chē)模平衡 （優(yōu)先級(jí)最高）：通過(guò)控制兩個(gè)電機(jī)正反向運(yùn)動(dòng)保持車(chē)模直立平衡狀態(tài)； 2）通過(guò)調(diào)節(jié)車(chē)模的傾角來(lái)實(shí)現(xiàn)車(chē)模速度控制，實(shí)際上最后還是演變成通過(guò)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)車(chē)輪速度的控制。 3）控制車(chē)模方向：通過(guò)控制兩個(gè)電機(jī)之間的轉(zhuǎn)動(dòng)差速實(shí)現(xiàn)車(chē)模轉(zhuǎn)向控制。一、車(chē)模直立控制車(chē)模平衡控制是通過(guò)負(fù)反饋來(lái)實(shí)現(xiàn)的， 因?yàn)檐?chē)模有兩個(gè)輪子著地， 車(chē)體只會(huì)在輪子滾動(dòng)的方向上發(fā)生傾斜。 控制輪子轉(zhuǎn)動(dòng)， 抵消在一個(gè)維度上傾斜的趨勢(shì)便可以保持車(chē)體平衡了。那么車(chē)輪如何運(yùn)行，才能夠最終保持車(chē)體平衡穩(wěn)定？可以通過(guò)建立車(chē)模的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)反饋控制來(lái)保證車(chē)模的平衡。由物理分析過(guò)程總結(jié)控制車(chē)模直立穩(wěn)定的條件如下：?jiǎn)屋S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(gè)電 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 模 塊 4 個(gè) BTN7971 串口調(diào)試撥碼開(kāi)關(guān)兩個(gè) RS380 電機(jī)（1）能夠精確測(cè)量車(chē)模傾角 θ的大小和角速度 ‘ θ的大小；（2）可以控制車(chē)輪的加速度。二、車(chē)模速度控制車(chē)模運(yùn)行速度和加速度是通過(guò)控制車(chē)輪速度實(shí)現(xiàn)的，車(chē)輪通過(guò)車(chē)模兩個(gè)后輪電機(jī)經(jīng)由減速齒輪箱驅(qū)動(dòng)，因此通過(guò)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速可以實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輪的運(yùn)動(dòng)控制。電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制有三個(gè)作用：（1）通過(guò)電機(jī)加速度控制實(shí)現(xiàn)車(chē)模平衡穩(wěn)定。（2）通過(guò)電機(jī)速度控制，實(shí)現(xiàn)車(chē)模恒速運(yùn)行和靜止。雖然本屆比賽規(guī)則中沒(méi)有要求車(chē)模速度恒定，也沒(méi)有要求車(chē)模在比賽之前和沖過(guò)終點(diǎn)之后保持靜止?fàn)顟B(tài)。通過(guò)速度控制， 可以提高車(chē)模穩(wěn)定性。 在將來(lái)的比賽中， 如果規(guī)則增加了靜止要求，或者需要通過(guò)橋梁等障礙物時(shí)，速度控制將會(huì)發(fā)揮作用。（3）通過(guò)電機(jī)差速控制，可以實(shí)現(xiàn)車(chē)模方向控制。三、車(chē)模的角度和角速度測(cè)量通過(guò)測(cè)量車(chē)模的傾角和傾角速度控制車(chē)模車(chē)輪的加速度來(lái)消除車(chē)模的傾角。因此，車(chē)模傾角以及傾角速度的測(cè)量成為控制車(chē)模直立的關(guān)鍵。 測(cè)量車(chē)模傾角和傾角速度可以通過(guò)安裝在車(chē)模上的加速度傳感器和陀螺儀實(shí)現(xiàn)單軸陀螺儀 ENC-03 三軸加速度 MMA7361 模塊陀螺儀可以用來(lái)測(cè)量物體的旋轉(zhuǎn)角速度。競(jìng)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(huì)受到科里奧利力的原理，在器件中利用壓電陶瓷做成振動(dòng)單元。 當(dāng)旋轉(zhuǎn)器件時(shí)會(huì)改變振動(dòng)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(jià)比高微型電容式加速度傳感器 MMA7361 芯片。其采用了信號(hào)調(diào)整，單級(jí)低通濾波器和溫度補(bǔ)償技術(shù)，并且提供了 2 個(gè)靈敏度量程選擇接口和休眠模式接口