1. 本选题研究的目的及意义
近年来，随着传感器、嵌入式系统和控制理论等技术的快速发展，两轮自平衡小车作为一种典型的非线性、强耦合、欠驱动系统，受到了学术界和工业界的广泛关注。
它集成了多个学科的知识，例如控制工程、机械电子、计算机科学等，为这些领域的理论研究和实际应用提供了一个理想的平台。
本课题旨在设计和实现一种基于特定控制策略的两轮自平衡小车控制系统，以探索提高其平衡稳定性和运动灵活性的方法。
2. 本选题国内外研究状况综述
近年来，国内外学者对两轮自平衡小车的研究取得了丰硕的成果，主要集中在系统建模、控制算法和硬件设计等方面。
1. 国内研究现状
国内学者在两轮自平衡小车控制系统方面进行了大量的研究工作。
3. 本选题研究的主要内容及写作提纲
本课题的主要研究内容包括以下几个方面：
1.两轮自平衡小车系统建模:对两轮自平衡小车进行运动学和动力学分析，建立系统的数学模型，并进行线性化处理，为控制算法的设计提供基础。
2.两轮自平衡控制策略研究:研究PID控制、LQR控制和模糊控制等控制算法，分析其优缺点，并根据系统性能指标选择合适的控制算法，设计控制器，并通过仿真验证控制算法的有效性。
3.硬件系统设计:设计系统的硬件平台，包括传感器模块、电机驱动模块、电源模块等，并进行电路设计和调试。
4. 研究的方法与步骤
本研究将采用理论分析、仿真建模、实验验证相结合的方法，具体步骤如下：
1.理论分析阶段:深入研究两轮自平衡小车的运动机理和平衡控制原理，分析影响系统稳定性的主要因素。
查阅相关文献，学习和掌握PID控制、LQR控制、模糊控制等控制算法的基本原理和设计方法。
2.仿真建模阶段:利用MATLAB/Simulink等仿真软件，建立两轮自平衡小车的数学模型，并进行仿真分析。
5. 研究的创新点
本研究的创新点在于以下几个方面：
1.控制算法的改进与优化:针对现有控制算法的不足，本研究将对PID控制、LQR控制或模糊控制等算法进行改进和优化，例如引入自适应机制、模糊规则优化等，以提高系统的控制精度、响应速度和抗干扰能力。
2.多传感器融合技术:为提高系统的姿态感知精度和可靠性，本研究将采用多传感器融合技术，例如将陀螺仪、加速度计、磁力计等传感器的数据进行融合，以获得更准确的姿态信息。
3.基于特定应用场景的控制策略:针对不同的应用场景，例如室内导航、室外巡检等，设计特定的控制策略，以满足不同的性能需求。
6. 计划与进度安排
第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。
第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲
第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文
7. 参考文献（20个中文5个英文）
1. 刘金琨.机器人控制系统的设计与MATLAB仿真[M].北京:清华大学出版社,2020.
2. 刘伟,徐心和,任沁源.基于STM32的两轮自平衡小车的设计[J].电子测量技术,2021,44(17):131-136.
3. 李华,郭庆鼎,王强,等.基于LQR的两轮自平衡车的建模与仿真[J].系统仿真学报,2017,29(10):2382-2389,2397.
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