基于Kalman滤波的两轮自平衡小车姿态检测方法
两轮自平衡小车是一种非线性、欠驱动及自然不稳定的系统，要使小车保持自平衡，必须保证车身的重心始终与两车轮在同一轴线上。在小车的平衡控制过程中，姿态传感器将检测得到的车体倾角信号送入控制器，计算得到控制量驱动左右电机产生控制力矩来调节左右轮的运动速度和方向，使两车轮向倾斜方向运动，从而使车身回复直立平衡状态。可以看出，获取准确实时的车体姿态倾角是小车平衡控制的前提。然而传统的惯性传感器由于其本身的固有特性，容易受到温度及噪声的影响而产生不同程度的漂移，使得单一的传感器在小车姿态检测中难以获得真实的姿态角度。 针对单一传感器在两轮自平衡小车姿态检测中存在噪声干扰和测量误差的问题,给出一种基于卡尔曼滤波实现对陀螺仪和加速度计数据融合的姿态检测方法,该方法以加速度计X、Z 轴数据反正切运算得到的倾角值作为观测量,通过对陀螺仪时间累积产生的漂移误差进行估计,不断地反馈校正最终得到姿态信息的最优估计.实验结果表明,该方法拥有良好的噪声抑制能力,在多种环境下都能有效提高小车姿态检测的精度。
自平衡机器人 姿态检测 卡尔曼滤波 陀螺仪 加速度计
杨凌霄 李晓阳
河南理工大学电气工程与自动化学院,河南 焦作 454003
国内会议
河南焦作
中文
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2014-07-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）