电动独轮车原理

          


 

陀螺仪平衡原理

看明白了没有?无论周边是如何的改变,但是中间的那个黄色部份,他是不改变方向的。 我们再来了解电动独轮车不倒的原理

一方面是由于人能够调整重心,调整车前行的方向,车前行的方向发生转变由于惯性就能平衡重力的侧翻力矩。还有重要的一点是高速旋转的轮子具有较大的角动量,角动量能够抵抗外力矩,就好比陀螺不倒一样。在大学物理里,这种现象叫进动,自传体能把外力矩的方向旋转90度。在这里就是轮子把侧翻力矩变成使自行车转向的力矩。所以你如果一放手龙头就很容易一下子偏向一边(为了防止这样你需要用自己的重心偏移来平衡上述力矩。) 利用电机来加强改进平衡 在此基础上,自平衡电动独轮车加以改进,靠电机驱动的,采用陀螺仪与驱动电路控制保持不倒。把身体向前倾斜就可以启动。速度则是由身体的倾斜程度来控制的,想要加速则向前倾,减速则向后倾。 哪如何做到电动独轮车的动态平衡呢? 自平衡独轮车一般常用到时两个系统原理:倒立摆系统和陀螺仪原理。倒立摆系统控制电动独轮车的前进和后退,陀螺仪系统控制动态稳定平衡,两个系统互相协调,保证电动独轮车的平衡稳定。倒立摆系统是控制系统的一个重要的分支和典型的应用。实际上它可以理解成在计算机的控制下,通过对系统各种状态参数的实时分析,使系统在水平方向或垂直方向上的位移和角度(角速度)的偏移量控制在允许的范围以内,从而使系统保持平衡。

倒立摆控制系统是一个复杂的、不稳定的、非线性系统,是进行控制理论教学及开展各种控制实验的理想实验平台。对倒立摆系统的研究能有效的反映控制中的许多典型问题:如非线性问题、鲁棒性问题、镇定问题、随动问题以及跟踪问题等。通过对倒立摆的控制,用来检验新的控制方法是否有较强的处理非线性和不稳定性问题的能力。 同时,其控制方法在军工、航天、机器人和一般工业过程领域中都有着广泛的用途,如机器人行走过程中的平衡控制、火箭发射中的垂直度控制和卫星飞行中的姿态控制等。有能力做到自身平衡是最令人吃惊的地方,而这一点也是操作的关键所在。要想弄明白这个系统的工作原理, 最好考虑一下制作这个设备的模型——人体。

如果你站起来,向前倾身而失去了平衡,但是你可能不会摔个大马趴。你的大脑知道你失去了平衡,因为你内耳中的液体移动了位置。因此,它促使你的腿向前迈,防止你摔倒。如果你的身体一直往前倾斜,你的大脑会持续让你的腿向前迈,让你保持直立姿势。结果是你没有摔倒,而是往前走了,一次走一步。它的工作原理与此大体相同,不同的是它有轮子而不是人腿,有一个马达而不是肌肉,有一组微处理器而不是大脑,有一套复杂的倾斜传感器和陀螺传感器而不是内耳平衡系统。如同你的大脑一样,知道你什么时候身体向前倾斜。为了保持平衡,它以恰当的速度转动轮子,这样你就向前移动了。动态平衡是一个比较复杂的问题了,这里面涉及到物理科学的原理,我们可以做了解,但是不需要去细致研究,毕竟我们只是消费者,我们是玩电动独轮的人,而不是造电动独轮车的人。但是我们不得不说,利用平衡车, 我们可以做出很多有意思的动作,对于锻炼身体来说,绝对是非常有益的。



相关新闻