毕业设计课题的任务和要求：

任务：通过对倒立摆控制系统的分析，得出建立双轮自平衡机器人的简化模型；完成基于ARM的控制系统的硬件电路设计；应用MATLAB完成系统模型的控制仿真，对控制算法和结构设计进行虚拟仿真和检验。

要求：1.了解研究倒立摆的控制原理、双轮自平衡移动机器人的发展、研究现状及发展趋势，并说明课题研究的背景和意义。

2.完成基于ARM开发的电源供电系统，电动机驱动系统，控制器系统，传感器检测系统等硬件电路的设计

3. 应用最优控制及两轮差动等控制方法设计了控制器，仿真结果正确，能够验证该设计器的有效性。

本文介绍了一种基于32位高速ARM内核MCU的双轮自平衡移动机器人的设计，给出了系统的方案设计、硬件设计、控制算法实现和外设驱动编写的详细步骤和内容，为双轮自平衡移动机器人的实现提出了一种灵活、廉价的可行方案。

第一章作为全文的引言部分，给出了机器人的相关概念及应用领域的简单叙述，并根据机器人的静力学状态将机器人划分为稳定平衡机器人和不稳定平衡机器人两大类。提出了本课题将要研究的不稳定平衡机器人（双轮平衡机器人）的特点和研究意义。最后用两个实际的例子介绍了国内外该课题的研究现状。

总结

机器人技术大量的应用于工业生产、灾后救援、科学考察等高危险、高强度的工作中，而双轮自平衡移动机器人由于其灵活、适应性广等特点更是成为当今研究热点之一。本文利用了电子技术、计算机科学、嵌入式系统以及平衡控制等领域的最新研究成果，深入研究了双轮机器人实现自平衡的关键技术，设计实现了基于MCU的双轮自平衡移动机器人。

硬件方面，设计采用了运行速度高达72MHz的基于ARM内核的32位MCU作为主控和运算单元，较高的处理器性能为PID运算的复杂运算提供了保证，使系统可以实时的对采集数据进行运算处理。另外，处理器集成了支持PWM功能的16位定时器，为直流电机的调速控制提供了直接的硬件支持，并降低了软件编程的复杂度。角速度测量采用了集成化的角速度测量模块BQ-TLY-86，以保证测量的精确性，并可提高系统的抗干扰能力。

软件方面，本系统选择了易于阅读、易于维护和移植的C语言作为开发语言，虽然较之于汇编在性能上有少许降低，但却为未来的功能扩展留下了余地。本设计主要完成了角速度测量模块驱动、PID控制算法C语言实现、直流电机调等功能代码。程序代码功能划分清晰、模块化程度高，易于阅读和从用，为二次开发奠定了坚实基础。

本系统在控制算法实现上选择了易于理解、易于实现的传统的位置PID控制算法，但由于拥有较好的二次开发能力，可以在以后的开发中选择使用效率更高的最优控制和双轮差动控制，以获得更好的性能和相应速度。