¿Cuáles son las funciones del giroscopio y el sensor de inclinación en vehículos de dos ruedas con autoequilibrio?

1. El papel del giroscopio

Además de la señal de inclinación en tiempo real, el sistema de control del robot autoequilibrado de dos ruedas también utiliza la velocidad angular para proporcionar la cantidad de control. . Teóricamente, la velocidad angular se puede obtener derivando el ángulo de inclinación medido por el acelerómetro, pero en realidad el resultado obtenido de esta manera es mucho menor que la precisión de la medición del giroscopio. El giroscopio tiene la ventaja de un buen rendimiento dinámico.

(1) El valor de salida directa del giroscopio es la velocidad angular relativa al eje sensible. El valor del ángulo girado alrededor del eje sensible se puede obtener integrando la velocidad angular con el tiempo. Dado que el sistema utiliza un programa de muestreo cíclico del microcontrolador para obtener información de velocidad angular del giroscopio, es decir, muestrear cada corto período de tiempo, se utiliza el método de acumulación para implementar la función integral para calcular el valor del ángulo.

(2) El giroscopio se utiliza para medir la señal de velocidad angular. Al integrar la velocidad angular, se puede obtener el valor del ángulo. Sin embargo, debido a cambios de temperatura, fricción, par inestable y otros factores, el giroscopio producirá errores de deriva. Sin embargo, no importa cuán pequeña sea la deriva constante, mediante la integración se obtendrá un error angular infinito. Por lo tanto, el giroscopio no se puede utilizar solo como sensor de ángulo del vehículo autoequilibrado.

2. El papel del sensor de inclinación

(1) El acelerómetro en el sensor de inclinación puede medir la aceleración lineal dinámica y estática. Un ejemplo típico de aceleración estática es la aceleración de la gravedad. El uso de acelerómetros para medir directamente la aceleración estática de la gravedad de un objeto puede determinar el ángulo de inclinación.

Cuando el sensor de aceleración está estacionario, el sensor de aceleración solo genera el valor de aceleración de la gravedad que actúa sobre el eje sensible a la aceleración, es decir, el valor componente de la aceleración de la gravedad. El ángulo de inclinación del objeto en las direcciones vertical y horizontal se puede calcular en función de los valores de los componentes de la aceleración gravitacional en cada eje.

(2) El acelerómetro tiene una respuesta dinámica lenta y no es adecuado para rastrear movimientos angulares dinámicos; si se espera una respuesta rápida, provocará mayor ruido. Sumado a la limitación de su rango de medición, no es adecuado usar un acelerómetro solo para detectar la inclinación de la carrocería del vehículo, y debe usarse junto con otros sensores.

3. Principio

Su principio de funcionamiento se basa principalmente en un principio básico llamado "Estabilización dinámica", que utiliza el giroscopio y el giroscopio dentro de la carrocería del automóvil para. detecta cambios en la actitud de la carrocería del vehículo y el sistema de servocontrol se utiliza para impulsar con precisión el motor y realizar los ajustes correspondientes para mantener el equilibrio del sistema.