我們知道車要走，當(dāng)然就是兩個輪子轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)的。而控制車輪就是一項(xiàng)技術(shù)活了。車輪通過兩個電機(jī)經(jīng)由齒輪箱驅(qū)動，因此通過控制電機(jī)轉(zhuǎn)速可以實(shí)現(xiàn)對車輪的運(yùn)動控制。電機(jī)運(yùn)動控制是通過控制電機(jī)線圈上的電流實(shí)現(xiàn)的�？刂齐姍C(jī)電流，就控制了電機(jī)的輸出力矩(力量)。

　　可是誰在控制電機(jī)呢？

　　簡單來說，當(dāng)我們手指立著木棍的時候，木棍向前倒，我們就往前跑來抵消木棍倒的趨勢。但又不能跑太快，不然木棍又會往后倒了。這個時候我們是通過眼睛看到木棍倒的角度和速度來控制自己的跑的速度和方向。

　　平衡車也是要通過“眼睛”看到車上的狀態(tài)才行，所以平衡車姿態(tài)以及角速度的測量成為控制的關(guān)鍵。測量平衡車姿態(tài)和角速度可以通過加速度傳感器和陀螺儀實(shí)現(xiàn)。它們就是平衡車的“眼睛”。

　　現(xiàn)在我們來看看這兩個玩意：

　　(1)加速度傳感器

　　加速度傳感器可以測量由地球引力作用或者物體運(yùn)動所產(chǎn)生的加速度。只需要測量其中一個方向上的加速度值，就可以計算出車傾角。比如使用X 軸向上的加速度信號，車直立時，固定加速度器在X軸水平方向，此時輸出信號為零偏電壓信號。當(dāng)車發(fā)生傾斜時，重力加速度g 便會在X 軸方向形成加速度分量，從而引起該軸輸出信號的變化。

　　但在實(shí)際車運(yùn)行過程中，由于平衡車本身的運(yùn)動所產(chǎn)生的加速度會產(chǎn)生很大的干擾信號疊加在上述測量信號上，使得輸出信號無法準(zhǔn)確反映真正的傾角。因此對于直立控制所需要的姿態(tài)信息不能完全由加速度傳感器來獲得。。

　　(2)角速度傳感器-陀螺儀

　　陀螺儀可以用來測量物體的旋轉(zhuǎn)角速度。平衡車上安裝陀螺儀，可以測量車傾斜的角速度，將角速度信號進(jìn)行積分處理便可以得到車的傾角。但是由于陀螺儀本身具有一定噪聲，如果一直積分的話，就會引起傾角漂移。因此對于直立控制所需要的姿態(tài)信息，也不能單獨(dú)由陀螺儀來積分獲得。

　　上面說到的兩個傳感器都單獨(dú)獲得動態(tài)情況下的準(zhǔn)確，穩(wěn)定的姿態(tài)，但是這兩種傳感器具有互補(bǔ)性，即加速度傳感器，在靜態(tài)情況下使用效果會好一些，陀螺儀在動態(tài)情況下使用，效果會好一些。此時，就需要一種算法，來將這兩種信號進(jìn)行有效融合，才能獲取準(zhǔn)確的姿態(tài)信息。

　　平衡車采用的是自主研發(fā)的帶補(bǔ)償?shù)目勺兡：�卡爾曼濾波算法來實(shí)現(xiàn)有效的姿態(tài)數(shù)據(jù)融合，可以得到在高動態(tài)情況下的穩(wěn)定準(zhǔn)確的姿態(tài)信息。

　　現(xiàn)在，我們來梳理一下平衡車行駛的整個過程。當(dāng)我們站立在車上時，人和車保持直立，這個時候，加速度傳感器和陀螺儀主要的工作就是讓車靜止；當(dāng)人重心向前，車身有一個明顯的向前的傾斜角度，兩個傳感器敏銳的捕捉到這一變化，由電流和速度控制算法來對電機(jī)進(jìn)行控制，電機(jī)開始逐步加速旋轉(zhuǎn)，車輪就向前滾動，這樣就開始加速。減速過程與此類似。

　　總之，平衡車要安全平穩(wěn)的行駛，這兩個傳感器就在不停的測量和計算。然后對電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，使車輪是向前還是向后。當(dāng)然，這一切之上，還需要許多的程序和算法來精確控制，才能保證車安全行駛。

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