[发明专利]一种可搭载旋转LED的平衡小车系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种可搭载旋转LED的平衡小车系统及控制方法，包括平衡小车机构、旋转LED、姿态检测和平衡控制系统；所述平衡小车机构包括小车上底板、小车下底板、小车直流电机及其编码器、电机支架、小车轮胎、固定铜柱；所述旋转LED包括旋转电路板及其立体板、圆盘固定板、铜柱、旋转电机及其编码器、旋转电机固定板、无线供电模块、遥控器、旋转底盒；所述姿态检测和平衡控制系统包括主控板、降压模块、超声波传感器、显示屏、姿态传感器、电机驱动模块、通讯模块。本发明对旋转LED的配重处理可以有效解决了旋转LED在旋转过程中的起震问题，即重量不平衡情况下，震动会很厉害，对平衡小车干扰量将大大增加。

技术领域

本发明为一种新型的平衡小车，尤其是涉及一种可搭载旋转LED的平衡小车系统和控制方法。

背景技术

在我国，经过几年的发展，LED灯行业的一些企业已经具有了一定规模，成为行业内的骨干企业。国产LED显示屏在国内几乎占据了整个市场，国外同类产品几乎无法竞争，在市场上寥寥无几。近几年来，我国的LED显示屏产业以规模较大，技术水平相对领先，应用领域广泛的特点，在LED市场所占的比重越来越大，影响也越来越深远。

然而常规的LED显示屏只能做到定点显示、定时显示，显示范围、可视范围较小，往往达不到良好的宣传效果，很有可能致使审美疲劳。旋转LED显示屏是一种通过控制发光二极管或者贴片LED的位置和点亮状态，利用视觉暂留的原理来实现图文显示的新型显示屏。近年来，旋转LED显示屏因为具有新颖的结构和广泛的可视范围，被广泛应用于商业宣传。

两轮自平衡小车是一种高度不稳定的机器人，是一种多变量、非线性、强耦合的系统，是检验各种控制方法的典型装置。由于其体积小、运动灵活、零转弯半径等优点，将在军用和民用领域有着广泛的应用前景。近年来，两轮自平衡电动车以其行走灵活，便利，节能等特点得到了很大的发展。国内外有很多这方面的研究，目前国内对于两轮平衡小车的控制技术日趋成熟。

然而传统的平衡小车，例如专利CN206741309U，这种平衡小车虽然成本低廉，可以做到简单平衡，但其最大回复角较小，抗干扰能力较弱，无法搭载旋转LED。搭载旋转LED的最大的技术问题是对旋转LED的干扰量进行具体计算和如何调整PID参数平衡这些干扰量。

而本发明对于稳定性的要求更高，具体表现在其对于直立环的控制速度上。本发明尤其解决了搭载旋转LED时候对于干扰量的计算问题，为搭载的平衡调试奠定了基础。本发明在平衡小车的基础上搭载了旋转LED，可以有效扩大显示范围。通过上位机的遥控，使得小车能够在规划范围内移动，达到巡航效果。这样有利于旋转LED上显示的信息传播，在商业宣传、交通警示等方面有很大的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于设计一种新型的平衡小车装置及方法，即一种搭载旋转显示屏的平衡小车系统和控制方法。本发明在平衡小车的基础上，突破平衡小车旋转物体搭载问题，实现旋转LED的搭载。本发明设计的平衡小车为一种专门搭载旋转LED的平衡小车。其特殊的构造在搭载旋转LED时对整体系统稳定性起到关键作用。本发明涉及的控制方法特色在于通过整体系统建模分析对小车搭载能力的评估，对PID参数的调整，实现稳定性的提高。

本发明自动平衡控制系统技术方案为:

一种可搭载旋转LED的平衡小车系统，包括平衡小车机构、旋转LED、姿态检测和平衡控制系统；

所述平衡小车机构包括小车上底板8、小车下底板10、小车直流电机及其编码器12、电机支架11、小车轮胎13、固定铜柱9；所述小车上底板8、小车下底板10之间通过固定铜柱9连接；小车下底板10设置有电机支架11，电机支架11放置小车直流电机及其编码器12，小车直流电机及其编码器12带动小车轮胎13转动；