基于ARM的兩輪自平衡車模型系統(tǒng)設計課程設計

1、中北大學課 程 設 計 說 明 書學生姓名:*杰學 號：*學 院:儀器與電子學院專 業(yè):*題 目:基于arm的兩輪自平衡車模型系統(tǒng)設計指導教師： 李錦明 職稱: 副教授 2015 年 1 月 30 日摘 要 近年來，兩輪自平衡車的研究與應用獲得了迅猛發(fā)展。本文提出了一種兩輪自平衡小車的設計方案，采用陀螺儀l3g4200以及mems加速度傳感器mma7260構成小車姿態(tài)檢測裝置，使用卡爾曼濾波完成陀螺儀數(shù)據與加速度計數(shù)據的數(shù)據融合。系統(tǒng)選用飛思卡爾32位單片機kinetis k60為控制核心，通過濾波算法實現(xiàn)車身控制，人機交互等。整個系統(tǒng)制作完成后，各個模塊能夠正常并協(xié)調工作，小車可以在無人干預

2、條件下實現(xiàn)自主平衡。同時在引入適量干擾情況下小車能夠自主調整并迅速恢復穩(wěn)定狀態(tài)。關鍵詞：兩輪自平衡 陀螺儀 姿態(tài)檢測 卡爾曼濾波 數(shù)據融合目 錄1 課程設計目的12 設計內容和要求12.1 設計要求12.2 研究意義12.3 研究內容23 設計方案及實現(xiàn)情況23.1 兩輪平衡車的平衡原理23.2 系統(tǒng)方案設計33.3 系統(tǒng)最終方案63.4 系統(tǒng)軟件設計93.5 電路調試164 課程設計總結18參 考 文 獻19附 錄20致 謝211 課程設計目的（1）掌握嵌入式系統(tǒng)的一般設計方法和設計流程；（2）學習嵌入式系統(tǒng)設計，掌握相關ide開發(fā)環(huán)境的使用方法；（3）掌握arm的應用；（4）學習掌握嵌入式

3、系設計的全過程；2 設計內容和要求2.1 設計要求（1）學習掌握基于arm cortex-m4內核的kinetis k60系列單片機的工作原理及應用；（2）學習掌握加速度計、陀螺儀的工作原理及應用；（3）設計基于pid控制的兩輪自平衡車模型系統(tǒng)的工作原理圖及pcb版圖；2.2 研究意義近年來，隨著電子技術的發(fā)展與進步，移動機器人的研究不斷深入，成為目前科學研究最活躍的領域之一，移動機器人的應用范圍越來越廣泛，面臨的環(huán)境和任務也越來越復雜，這就要求移動機器人必須能夠適應一些復雜的環(huán)境和任務。比如，戶外移動機器人需要在凹凸不平的地面上行走，有時環(huán)境中能夠允許機器人運行的地方比較狹窄等。如何解決機器

4、人在這些環(huán)境中運行的問題，逐漸成為研究者關心的問題1。兩輪自平衡機器人的概念正是在這樣一個背景下提出來的，這種機器人區(qū)別于其他移動機器人的最顯著的特點是：采用了兩輪共軸、各自獨立驅動的工作方式(這種驅動方式又被稱為差分式驅動方式)，車身的重心位于車輪軸的上方，通過輪子的前后移動來保持車身的平衡，并且還能夠在直立平衡的情況下行駛。由于特殊的結構，其適應地形變化能力強，運動靈活，可以勝任一些復雜環(huán)境里的工作。兩輪自平衡機器人自面世以來，一直受到世界各國機器人愛好者和研究者的關注，這不僅是因為兩輪自平衡機器人具有獨特的外形和結構，更重要的是因為其自身的本質不穩(wěn)定性和非線性使它成為很好的驗證控制理論和

5、控制方法的平臺，具有很高的研究價值。2.3 研究內容本課題設計了一款兩輪自平衡小車，研究了車身姿態(tài)檢測中陀螺儀與加速度傳感器的互補特性，并根據其特性比較并設計濾波算法，包括卡爾曼濾波等常用濾波算法。pid控制算法的實現(xiàn)以及直流電機調速的研究。具體包括：(1) 機器人本體設計：包括機械，重心調整，電氣系統(tǒng)設計等，為進一步研究提供良好的平臺；(2) 信號調理及控制部分電路設計：陀螺儀輸出信號需要經過進一步濾波放大，因此需要設計信號調理電路，同時控制核心需要構建相關輸入輸出模塊及人際交互設備，因此需要對主控單元電路進行設計。同時還需要設計直流電機驅動電路。(3) 基于卡爾曼濾波的數(shù)據融合：由于陀螺儀

6、測量的角速度只在短時間內穩(wěn)定而加速度傳感器的自身白噪聲很嚴重，因此根據其互補特性設計卡爾曼濾波器以得到準確穩(wěn)定的角度和角速度。(4) pid控制算法：包括兩路閉環(huán)控制。小車的傾角閉環(huán)控制以及直流電機的閉環(huán)速度控制。3 設計方案及實現(xiàn)情況3.1 兩輪平衡車的平衡原理控制小車平衡的直觀經驗來自人類日常生活經驗。如人類身體擁有豐富的感知器官，通過大腦調節(jié)便可以控制腰部及腿部肌肉保持人體的直立。而一般人通過簡單訓練就可以讓一根直木棍在手指尖保持直立不倒。這需要兩個條件：一個是托著木棍的手指可以自由移動；另一個是人的眼睛可以觀察木棍的傾斜角度與傾斜趨勢(角速度)4。這兩個條件缺一不可，實際上這就是控制系

7、統(tǒng)中的負反饋機制，如圖1所示。圖1保持木棍直立的反饋控制系統(tǒng)自平衡車的控制也是通過負反饋來實現(xiàn)的，與在指尖保持木棍直立比較則相對簡單。由于小車只依靠兩個車輪著地，車輪與地面會發(fā)生相對滾動使得小車傾斜。而小車上裝載的姿態(tài)檢測系統(tǒng)能夠對小車的傾斜狀況進行實時檢測，通過控制器控制車輪轉動，抵消在這個維度上的傾斜力矩便可以保持小車平衡，如圖2所示。圖2通過車輪轉動保持小車平衡3.2 系統(tǒng)方案設計3.2.1 主控芯片方案 方案一：采用atmel公司的avr單片機avr單片機硬件結構采取8位機與16位機的折中策略，即采用局部寄存器存堆(32個寄存器文件)和單體高速輸入/輸出的方案(即輸入捕獲寄存器、輸出比

8、 較匹配寄存器及相應控制邏輯)。提高了指令執(zhí)行速度(1mips/mhz)，克服了瓶頸現(xiàn)象，增強了功能。其中的一款單片機型號為atmega128，有64個引腳，最高可達到16m主頻，iic，uart，spi接口都比較豐富，但價格高。方案二：采用宏晶科技有限公司的stc12c5a60s2增強型51單片機作為主控芯片。此芯片內置adc(模數(shù)轉換)和iic總線接口，且內部時鐘不分頻，可達到1mps。性價比低?？紤]到此系統(tǒng)的復雜度，需要與傳感器進行iic通訊，輸出靈活可控制的pwm信號，以及進行大量的數(shù)學運算。從性能和價格上綜合考慮選擇方案一，即用kinetis k60作為本系統(tǒng)的主控芯片，由于外設比較

9、簡單，只需要iic和pwm通道，因此具體型號定位為k60n512vm100。方案三：采用freescale公司kinetis k60系列單片機作為主控芯片。kinetis k60系列單片機,工作電壓1.71-3.6v,閃存的寫電壓為1.71-3.6v,采用arm cortex-m4內核,其性能可達1.25dhrystonemips/mhz。該系列提供高達180mhz的性能和ieee1588以太網mac，用于工業(yè)自動化環(huán)境中的精確的、實時的時間控制。硬件加密支持多個算法，以最小的cpu負載提供快速、安全的數(shù)據傳輸和存儲。系統(tǒng)安全模塊包括安全密鑰存儲和硬件篡改檢測，提供用于電壓、頻率、溫度和外部傳

10、感（用于物理攻擊檢測）的傳感器2。3.2.2 姿態(tài)檢測傳感器方案本系統(tǒng)采用的加速度計是三軸加速度計mma7260。該加速度傳感器是一種低g值的傳感器，輸出信號很大，不需要再進行放大。通過gsel1和gsel2腳選擇靈敏度，本系統(tǒng)設置其靈敏度為800mv/g4。電路如圖3所示。圖3 加速度計mma7260接口電路圖 本方案采用的陀螺儀傳感器為l3g4200。l3g4200d 是意法半導體(st)近日推出一款業(yè)界獨創(chuàng)、采用一個感應結構檢測3條正交軸向運動的3軸數(shù)字陀螺儀。該3軸數(shù)字陀螺儀讓用戶可以設定全部量程，量程范圍從 250 dps2000 dps，低量程數(shù)值用于高精度慢速運動測量，而高量程則

11、用于測量超快速的手勢和運動4。這款器件提供一個16位數(shù)據輸出，以及可配置的低通和高通濾波器等嵌入式數(shù)字功能。與加速度傳感器的數(shù)字接口一致，也是通過用sda和scl與主控芯片的硬件iic接口進行通訊，采用3.3v供電，其應用電路如圖4所示。圖4 陀螺儀傳感器電路3.2.3 電機選擇方案 方案一：直流無刷電機。直流無刷電機具有直流有刷電機機械特性好、調速范圍寬等優(yōu)點，而且無刷電機沒有換向器和電刷，可靠性高，壽命長。但是無刷電機的驅動電路復雜，而且在本設計中小車為實驗性質，車身較小，市面上很難找到大小合適的直流無刷電機。 方案二：步進電機。步進電機的選擇角度正比于脈沖數(shù)，有較寬的調速范圍，可以采用開

12、環(huán)方式控制；步進電機有較大的輸出轉矩；有優(yōu)秀的起制動性能；控制精度較高，誤差不會累積。但是步進電機步距角固定，分辨率缺乏靈活性，而且步進驅動時容易造成車體震蕩，不利于小車的穩(wěn)定。步進電機雖然可以使用細分驅動方式克服上述缺點，但是細分驅動電路結構復雜，而且功耗增大不適合用于電池供電的應用上。方案三：直流電機。直流有刷電機具有機械特性硬，響應速度快，調速范圍寬的特點，滿足兩輪自平衡小車對靈敏性、快速性等要求，雖然電機的電刷會是電機的壽命縮短，還會引發(fā)電磁干擾。但是由于本設計負載較輕，換向器和電刷的損耗較低。小車采用多層機械結構，電機驅動電路與其他電路分離，有效降低電磁干擾5。綜上所述，本設計使用兩

13、個7.2v的直流有刷電機驅動兩輪自平衡小車模型。3.3 系統(tǒng)最終方案使用k60為主控芯片，通過iic接口讀取陀螺儀傳感器l3g4200和加速度傳感器mma7260的數(shù)據，再將兩者數(shù)據融合測出小車的姿態(tài)，最終通過pid輸出pwm電機控制信號，由電機驅動完成對電機的控制。此系統(tǒng)方框圖如圖5所示。 電機驅動 k60主控芯片 加速度傳感器mma7260 編碼器電路狀態(tài)顯示陀螺儀l3g4200圖5 系統(tǒng)方框圖3.3.1 主控電路 本設計的兩輪自平衡小車采用k60n512vm100單片機為主控芯片。kinetis k60是基于arm cortex-m4具有超強可擴展性的低功耗、混合信號微控制器。主控及其外

14、圍電路如圖6所示圖6 主控芯片k60n512vm100 芯片電源類引腳，bga封裝22個，lqfp封裝27個，其中 bga 封裝 的芯片有五個引腳未使用（a10、b10、c10、m5 和 l5）。芯片使用多組電源引腳分別為內 部電壓調節(jié)器、i/o 引腳驅動、a/d 轉換電路等電路供電，內部電壓調節(jié)器為內核和振蕩器 等供電。為了電源穩(wěn)定，mcu 內部包含多組電源電路，同時給出多處電源引出腳，便于外 接濾波電容。為了電源平衡，mcu 提供了內部相連的地的多處引出腳，供電路設計使用5。k60系列mcu具有ieee1588以太網、全速和高速usb2.0otg、硬件解碼能力和干預發(fā)現(xiàn)能力。芯片從帶有25

15、6kbflash的100引腳的lqfp封裝到1mbflash的256引腳的mapbga封裝，具有豐富的電路、通信、定時器和控制外圍電路。高容量的k60系列帶有一個可選擇的單精度浮點處理單元、nand控制單元和dram控制器。這是一款非常穩(wěn)定且有潛力的arm控制系列的微控制器3。3.3.2 電機驅動電路本設計中使用直流有刷電機作為兩輪自平衡車的驅動電機，電機采用h橋驅動方式，使用脈寬調制方式調節(jié)電機兩端電壓有效值，達到調速的目的。電機驅動電路采用4片bts7970搭載成兩個h橋來驅動平衡車的兩個電機，具有輸出功率大，穩(wěn)定性好，保護措施好等優(yōu)點8。一個h橋電機驅動電路如圖7所示。圖7 電機驅動電路

16、3.3.3 編碼器電路為了使用閉環(huán)控制，我們在模型上附加了編碼器。和其他元件相比，選用編碼器可以使電路更加完善，信號更加精確。編碼器功耗低，重量輕，抗沖擊抗震動，精度高，壽命長，非常實用。k60自身具有正交解碼功能，因此這里無需使用任何外圍計數(shù)輔助器件，只需要將接口連接到單片機上相應的接口即可3，接口如圖8所示。 圖8 編碼器的接口部分電路3.3.4 供電電路可靠的電源方案是整個硬件電路穩(wěn)定可靠運行的基礎。電源模塊由若干相互獨立的穩(wěn)壓電路模塊組成。這樣做可以減少各模塊之間的相互干擾，另外為了進一步減小單片機的5v電源噪聲，可以單獨使用一個5v的穩(wěn)壓芯片，與其它接口電路分開7。整個系統(tǒng)需要3種電

17、源： (1) 7.2v電源，為驅動電機供電。(2) 5v電源，為編碼器及相關外設供電。(3) 3.3v電源，為單片機、陀螺儀及加速度計供電。整個系統(tǒng)電源來源為7.2v鎳氫電池，5v電源由lm2940提供。lm2940是一種線性低壓差三端穩(wěn)壓器件，其輸出紋波較小，適合單片機供電。3.3v電源采用lm1117。電機供電直接采用電池供電如下圖所示。 圖9 5v電源模塊 圖10 3.3v電源模塊3.4 系統(tǒng)軟件設計3.4.1 編譯環(huán)境概述嵌入式軟件開發(fā)有別于桌面軟件開發(fā)的一個顯著的特點，是它一般需要一個交叉編譯和調試環(huán)境，即編輯和編譯軟件在通常的pc機上進行，而編譯好的軟件需要通過寫入工具下載到目標機

18、上執(zhí)行，如mk60n512vmd100的目標機上。在開發(fā)過程中我們使用iarsystems公司的iarembeddedworkbenchforarm6.30集成開發(fā)環(huán)境（簡稱iar環(huán)境）j-link-arm-v8仿真器。embeddedworkbenchforarm6.30是iarsystems公司為arm微處理器開發(fā)的一個集成開發(fā)環(huán)境。比較其他的arm開發(fā)環(huán)境，iar具有入門容易、使用方便和代碼緊湊等特點2。iar中包含一個全軟件的模擬程序(simulator)。用戶不需要任何硬件支持就可以模擬各種arm內核、外部設備甚至中斷的軟件運行環(huán)境。從中可以了解和評估iar的功能和使用方法。調試界面

19、如圖所示：圖11 iar界面示意圖3.4.2 系統(tǒng)軟件總體流程系統(tǒng)軟件總體流程如圖12所示。圖12 系統(tǒng)軟件總流程圖系統(tǒng)上電復位后便開始初始化各個功能模塊，并啟動了1ms定時，每1ms進行一次姿態(tài)估算和pid控制，即1s內系統(tǒng)進行了1000次姿態(tài)調整。同時為了前期調試已經查看數(shù)據，使用了主控的串口將程序中產生的數(shù)據如估算出的最終角度等，上傳到電腦，以觀察數(shù)據的特性，上傳周期為16ms。3.4.3 系統(tǒng)初始化系統(tǒng)初始化完成kinetis k60單片機的初始化設置，初始化程序流程圖如圖13所示。圖13 系統(tǒng)初始化流程圖3.4.4 pid控制器當今的自動控制技術都是基于反饋的概念。反饋理論的要素包括

20、三個部分：測量、比較和執(zhí)行。測量系統(tǒng)需要控制的變量，與期望值相比較，用這個誤差糾正調節(jié)控制系統(tǒng)的響應。在工程實際中，應用最為廣泛的調節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡稱pid控制，又稱pid調節(jié)。pid控制器問世至今已有近70年歷史，以其結構簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調整方便而成為工業(yè)控制的主要技術之一6。pid控制器由比例單元（p）、積分單元（i）和微分單元（d）組成。其輸入e (t）與輸出u (t）的關系為： (式1)其中為比例系數(shù)；為積分時間常數(shù)；為微分時間常數(shù)。pid控制器具有原理簡單、使用方便、適應性強、魯棒性強、對模型依賴少等特點，因此使用pid控制器實現(xiàn)兩輪自平衡車的控制是完

21、全可行的。 由小車靜止時其運動方程可得到系統(tǒng)輸入輸出傳遞函數(shù)： (式2) 此時系統(tǒng)具有兩個極點：。其中一個極點位于s平面的右半平面。根據奈奎斯特穩(wěn)定判據可知系統(tǒng)不穩(wěn)定，因此小車在靜止狀態(tài)不能保持平衡9。由小車受力分析可知小車平衡的條件是提供額外的回復力及阻尼，其來源為車輪與地面的摩擦力。由式2可知，車輪提供的加速度的大小是根據角度及角速度的反饋得出，因此需要在控制系統(tǒng)中引入角度及角速度構成比例(p)微分(d)反饋環(huán)節(jié)，如圖14所示。圖14 加入比例微分環(huán)節(jié)后的控制系統(tǒng)結構圖加入比例微分反饋后的系統(tǒng)傳遞函數(shù)為： (式3)此時，系統(tǒng)的兩個極點為。根據奈奎斯特穩(wěn)定判據可知，系統(tǒng)穩(wěn)定需要兩個極點都位于

22、s平面的左半平面。要滿足這一點，需要g, 0。由此可得出結論，但g, 0時，小車可以保持平衡，這也與上文中小車受力分析的結果相符。在反饋環(huán)節(jié)中，與角度成比例的控制量稱為比例控制；與角速度成比例的控制量稱為微分控制（角速度是角度的微分）。因此上面系數(shù)，分別稱為比例和微分控制參數(shù)。其中微分參數(shù)相當于阻尼力，可以有效抑制自平衡車振蕩?？刂葡到y(tǒng)的輸出量為電機控制量，因而小車平衡控制的pid控制器的輸出方程可寫為：out_motor=kp*angle+kd*angle_dot (式4)式4中，out_motor為pid控制輸出量，angle為反饋傾角值，angle_dot為反饋角速度值，kp和kd分別為

23、比例系數(shù)及微分系數(shù)。3.4.5濾波器單獨使用加速度計或者陀螺儀，都無法提供一個有效而可靠的信息來保證車體的平衡。采用一種簡易互補濾波方法來融合陀螺儀和加速度計的輸出信號，補償陀螺儀的漂移誤差和加速度計的動態(tài)誤差，便可以得到一個最優(yōu)的傾角近似值。該濾波器的實現(xiàn)算法如圖15所示。 圖15 互補濾波器算法流程圖在使用互補濾波器前，先對加速度的值進行低通濾波。加速度的值里包含了一些短時性快速變化的信號，這些信號對計算角度有較大的干擾，因此應使用低通濾波器將其濾除掉，濾除后的加速度值具有長時性緩慢變化的平滑效果。由圖可看出該濾波器的輸入有兩個數(shù)據，一是加速度計測得的角度，二是陀螺儀測得的角速度，兩者經過

24、一定的融合運算后得出一個穩(wěn)定可靠的傾角。以下將介紹數(shù)據的融合過程。首先建立一個以主控板為基準的空間坐標系，如圖16所示。 圖16 傳感器直角坐標系r代表電路板的加速度矢量，rn(n可以是x，y，z)代表r在各個軸的分量，ann(a代表角度angle，nn可以是xz，yz，如axz)代表r與各個平面的夾角。因此，從加速度計測出來的rxacc，ryacc，rzacc(acc代表accelerometer)便可合成矢量racc，即racc=raccx，raccy，raccz。由racc的分量即可計算出axz，ayz，但如前文討論的，此時的axz，ayz并不穩(wěn)定可靠。假設最后計算出的穩(wěn)定可靠的矢量(實

25、際上是單純的重力加速度矢量)為rest = rxest,ryest,rzest(est代表：estimate)。程序中，第一次計算rest直接取值于加速度計的racc，即： (式5)此后的rest(如rest(1),rest(2),rest(3)rest(n)則由陀螺儀參與調整。在計算rest(n)時，可以通過rxest(n-1) 和rzest(n-1)計算出axz(n-1),即： (式6) 接著由axz(n-1)和rateaxz(n)可計算出axz(n)，即： (式7)其中rateaxz(n)為繞y軸的陀螺儀角速度，t為計算axz(n-1)到計算axz(n)的時間差值。同樣道理可得： (式8

26、)再由以下公式可得： (式9)同理得： (式10) (式11)到此，計算出了兩個單位為1的向量：racc(n)，rgyro(n)，通過一個加權平均公式便可得到rest(n)，即： (式12)令w2/w1 = wgyro，可得 (式13)即： (式14) (式15) (式16)而小車的傾角為： (式17)3.5 電路調試3.5.1 加速度計測試結果 理論上只需要加速度就可以獲得車模的傾角，再對此信號進行微分便可以獲得傾角速度。但在實際車模運行過程中，由于車模本身的擺動所產生的加速度會產生很大的干擾信號，它疊加在上述測量信號上使得輸出信號無法準確反映車模的傾角，如圖17所示。 圖17 車運動引起的

27、加速度信號波動下圖是實際測量安裝在車模上mma7260的z軸信號。車模傾角在兩個角度位置過渡，看到除了角度變化信號之外，還存在由于運動引起的電壓波動，這個電壓波動隨著車模運動速度增加會變得很大。 圖18 實際測量加速度計z軸信號3.5.2 陀螺儀測試結果 在車模上安裝陀螺儀，可以測量車模傾斜角速度，將角速度信號進行積分便可以得到車模的傾角，如圖19所示。由于陀螺儀輸出的是車模的角速度，不會受到車體運動的影響，因此該信號中噪聲很小。車模的角度又是通過對角速度積分而得，這可進一步平滑信號，從而使得角度信號更加穩(wěn)定。因此車模控制所需要的角度和角速度可以使用陀螺儀所得到的信號。 圖19 角速度積分得到

28、角度 由于從陀螺儀角速度獲得角度信息，需要經過積分運算。如果角速度信號存在微小的偏差和漂移，經過積分運算之后，變化形成積累誤差。這個誤差會隨著時間延長逐步增加，最終導致電路飽和，無法形成正確的角度信號，如圖20所示。 圖20角速度積分漂移現(xiàn)象 消除上述誤差通過上面的加速度傳感器獲得的角度信息對此進行校正。通過對比積分所得到的角度與重力加速度所得到的角度，使用它們之間的偏差改變陀螺儀的輸出，從而積分的角度逐步跟蹤到加速度傳感器所得到的角度，如圖21所示。 圖21通過重力加速度來矯正陀螺儀的角度漂移4 課程設計總結本設計主要研究兩輪自平衡小車的設計與實現(xiàn)。通過相應硬件與軟件的設計，實現(xiàn)了兩輪自平衡

29、小車的動態(tài)平衡與運動控制。系統(tǒng)硬件結構以飛思卡爾公司32位單片機k60為控制核心，采用壓電陀螺儀l3g4200及mems加速度計mma7260構成了慣性姿態(tài)檢測系統(tǒng)，通過h橋電機驅動及旋轉編碼器實現(xiàn)了直流電機的閉環(huán)調速，最終實現(xiàn)了兩輪自平衡車的姿態(tài)檢測與平衡控制。系統(tǒng)軟件設計上比較了各類濾波器優(yōu)缺點，結合本系統(tǒng)硬件構架設計了以卡爾曼濾波器為核心的數(shù)據融合算法。通過卡爾曼濾波器將陀螺儀與加速度計的輸出融合為準確的傾角與角速度輸出，為系統(tǒng)的控制提供了有力保障。本設計的控制策略采用pid控制算法。通過對小車的運動建模，構建了小車運動控制的pd控制算法，并對pid參數(shù)進行了整定。本設計最終實現(xiàn)了兩輪自平衡小車的平衡控制及運動控制。由于時間及個人能力原因，本設計完成的兩輪自平衡小車只是一種簡單的模型。本設計還有以下方