平衡车原理和扑街解释
平衡车原理和扑街解释
摘要: 说到仆街的原因或者原理，必须从平衡车的原理说起。本文为 buaa_dingo 原创一、自平衡基本原理所有前后方向具有自平衡功能的车辆，双轮或者独轮，都是基于倒立摆原理。自平衡车实际上是一个比较 ...
说到仆街的原因或者原理，必须从平衡车的原理说起。本文为buaa_dingo原创
一、自平衡基本原理
所有前后方向具有自平衡功能的车辆，双轮或者独轮，都是基于倒立摆原理。自平衡车实际上是一个比较简单的单级倒立摆系统，只是由于有驾驶员的操纵，为这个简单的单级倒立摆系统引入了一些非线性因素，但是也并不复杂。
简单文字描述如下：
1）最简单的自平衡车系统，包括控制器、姿态传感器和执行器（电机），以及必要的电源（电池）和结构零件（让小车组合在一起具备功能）。其中，控制器能够测量姿态传感器输出的姿态信息，并比较精确地控制电机运转；姿态传感器可以每秒输出100-500次姿态数据（俯仰、滚转、方向）；执行器（电机）可以提供整车运动的动力。
2）当驾驶者向前倾斜身体时，会带动车子向前倾斜。此时控制器可通过姿态传感器感知到这个倾斜，并命令电机向前旋转。这样，驾驶者前倾的时候，车子也会往前走，从而“追上”打算往前倾倒的驾驶者，保持动态平衡。
3）当驾驶者身体向后仰时，会带动车子向后倾斜。此时控制器可通过姿态传感器感知到这个倾斜，并命令电机向后旋转。这样，驾驶者后仰的时候，车子也会往后走，从而“追上”打算向后倾倒的驾驶者，保持动态平衡。
4）控制器每秒钟执行100-500次2、3的过程，不停地测量车子姿态，不停地调整电机的转动方向和转速。这样就保持一个动态的平衡。不管驾驶者往前还是往后倾斜，车子都会自动“追上”驾驶者，保持平衡。
参考文献：
美国专利：Personal Mobility Vehicles and Methods，U.S.Patent No.6,302,230 B1，Oct.16，2001
中国专利：CN02807642-使用重心及质量移位控制系统的车辆和方法，2010
主要影响自平衡性能的几个因素是：
车子方面：
1）电机的响应速度（专业名词:机械时间常数）2）电机的扭矩和功率（稍后详细分析）
3）能源供应功率（电池的持续输出功率和最大输出功率）
4）控制器的控制算法水平和反应时间
5）轮胎抓地性能。
驾驶者方面：
1）驾驶习惯
2）路况
3）驾驶者对自己车子的了程度
接下来逐一分析。
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先说电机。
大部分自平衡车产品都是用的无刷直流电机。主要是因为有刷电机的使用寿命一般只有几百或者一两千小时，虽然技术简单、成本低，但这么低的寿命，显然不适合用在可靠性事关人身安全的产品上面。（别提思维翼那类的货啊。）
百度百科-无刷直流电机https://www.360docs.net/doc/4411954528.html,/view/1410721.htm
高档的双轮自平衡车，基本用的是高转速电机+齿轮减速器的组合；电机转速比较高，一般在2000-4000RPM，通过减速齿轮把速度成倍降低，同时也成倍地提高输出扭矩。由于减速器的存在，这种形式的电机启动迅速、反应快，扭矩相对较大，因此大都用于高性能
场合。但是要做好齿轮减速器不容易，成本也高，减速器质量不好的话，噪音大、效率低，而且有时候会出现齿轮损坏卡死的情况。一旦齿轮卡死，仆街基本是必然的了。
低档双轮自平衡车或大部分独轮平衡车，都采用低速直驱电机，俗称直驱轮毂电机，由于省掉了齿轮箱，因此结构比较简单，可靠性高，但是由于直驱电机没有齿轮箱，就需要电机直接输出很大的扭矩和较低的转速，就造成需要很多绕组极对数（可以自己百度一下），绕组多了、磁钢也就多了，绕组所用的硅钢片也就多了，因此整个电机势必尺寸大、沉重。而且电机转子重了，其惯性必然增大，响应速度是无法和同样参数的高速电机+减速器的方案相比的。直观来说，就是轮毂电机的反应较为迟钝。大家很容易理解，反应比较快的电机，相比反应比较迟钝的电机，更不容易让驾驶者仆街。Rockway的齿轮减速电机，是造成其性能强劲的主要原因，也是造成其号称噪音接近拖拉机的主要原因。
直流电机的特点是，电机的输出扭矩与他的绕组所通过的电流（相电流）成正比。因此，只要控制器的设计功率足够，理论上可以让一个小独轮车爆发出大卡车的扭矩来。
我们知道，只要扭矩足够，自平衡车就基本可以确保可以跟上驾驶者的急加速、急刹车等各种剧烈动作。甚至可以（不严谨地）说，只要扭矩足够，永远不会动力不足而仆街。当然实际上由于绕组铜线的电阻会造成电流越大发热越严重，以及绕组的硅钢片有磁饱和的极限，电机的输出扭矩是不可能无限制增加的。尤其是在高速情况下，电机的最大扭矩会迅速减小；因此对同一款产品来说，驾驶速度越高，仆街的可能性就越大。为什么呢？下面就需要引入“反电动势”的概念。（不想详细了解的可以绕过此段，只需要了解速度越高越容易仆街就好了）
百度百科：反电动势https://www.360docs.net/doc/4411954528.html,/view/960986.htm?fr=aladdin
反电动势可以通俗地理解为电机自身抵抗转速无限制升高的一种特性。当电机设计确定后，唯一决定其反电动势的因数就是转子的转速。随着转子速度的增加，反电动势也随之增加。电机转的越快，反电动势越高；而反电动势一旦升高到等于电机输入电压，那么输入电压与反电动势之差等于零了，这时候电机的转速就再也上不去了。这个时候的转速，就是电机的空载转速。可以看出，由于电机的反电动势只与转速相关的，那么一旦电机选定了，制约自平衡车能跑多快的因素，就只剩下供电的电压了。电压越高，反电势与供电电压平衡时的对应转速就越高，也就是说电压越高，电机的极限转速越快。再也就是说，对同一个自平衡车来说，电压越高，极限速度就越高。
当然，对不同的电机来说，我们不能认为电压越高的车，跑得越快。毕竟不同的电机，有完全不同的反电动势常数。
反电动势与转速成正比这个特性导致：电机转速越高，电机所能容许通过的电流就越小（不管控制器实际能输出多少电流），也就是说电机转速越高，电机所能输出的最大扭矩就越小。（电源与反电动势之差小了，而绕组铜线的直流阻抗是不变的）。这就是为什么
仆街都在高速。速度一旦接近电机的额定或者空载转速了，它所能提供的扭矩就很小，当驾驶者做加速或者减速的动作时，电机就很难让车子跟上；一旦跟不上，就仆街了。
综上所述，电机特性是仆街的第一个重要因素。
这里不得不补充几句关于电机功率的话题。由于电机输出功率P = 0.1047×转速×负载扭矩，因此每个车子的电机功率都不是一个恒定值。不同的速度、不同的体重，都会导致电机功率的变化。完全没有必要以标称功率来衡量一个车子是好还是不好。
各品牌的自平衡车，包括赛格威，标称1000多瓦或者2000多瓦，实际指的是短时最高功率。对于双轮自平衡车，假设驾驶者体重75kg，以15km/h匀速行驶时，它的输出功率通常也就200-300瓦；对于独轮自平衡车来说也就是150-200瓦。那么1000瓦或者2000多瓦的意义在哪儿？
一方面这个可以说是功率储备。举个例子，15km/h匀速行驶的某自平衡车，突然遇到一个减速带。在翻过减速带的瞬间，电机功率可能一下子需要飙升到800-1500瓦。在静止状态剧烈加速的时候，电机功率可能也会飙升到800-2000瓦（根据加速剧烈程度不同）。另一方面，由于自平衡车的功率是动态变化的这个特点，大家也都不知道用什么统一的标准来标车子的功率了。。
我个人看来，车子的爬坡性能和最高安全速度（注意：是最高安全速度），某种程度上比标称的功率更重要。这两个参数直接反映了车子的性能和安全性。
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再说电池。
自从Tesla反人类地使用6000多个18650电池组来构成其Model S的电池组后，大家都开始用18650锂电池了。18650电池，目前用在电动车上的主流包括三种，钴酸锂材料，磷酸铁锂材料（Solowheel、比亚迪）三元聚合物材料（Tesla Model S，SONY V3，三星P系列，LGC-ME\MF\MG系列），关于锂电池的几个科普贴：
磷酸铁锂和锰酸锂的性能比较https://www.360docs.net/doc/4411954528.html,/s/blog_4cffe8e00101etve.html
三元锂电池应用或将替代磷酸铁锂电池？
https://www.360docs.net/doc/4411954528.html,/n/2013-03-11/n11362979190214.html
钴酸锂电池容量大，电压高，价格低。但是安全性存在重大问题，前些年爆出过不少手机电池爆炸、笔记本电池起火，就这种材料。目前自平衡车行业，凡是负责的厂家应该基本没有用钴酸锂电池的。
磷酸铁锂电池安全性最高，单体循环寿命长，但容量小，电压低，低温性能不佳，最致命的问题是其化学成分决定了电池的一致性不好。因此磷酸铁锂电池一般做成电池组的话，尽量用大单体，很少有人用18650电芯；18650电芯单体小，一致性不佳的问题会导致用磷酸铁锂电芯构成的电池组，其整体寿命会很糟糕，远远达不到单体电芯的寿命。某品牌宣称磷酸铁锂电池的安全性和循环寿命，纯属对电池了解不够，经验不足。
三元材料锂电池有很多配方，但概括地说，容量较大，电压高，安全性近年来也已经很高（Tesla敢用6000多个三元锂电芯，放在乘客屁股和脚底下！）。基本自平衡车行业都在用了。但是三元锂电池循环寿命不如磷酸铁锂电池，因此需要通过降低充电上限、提高放电下限的方式来延长寿命。有测试报告显示，同一个三元锂电芯，充电到4.2V、放电到2.5V截止，其循环寿命约600-800次（以循环后剩余80%容量计算）；如果充电到4.1V、放电到3.0V截止，则循环寿命可提高到1800-2000次。这样的话，放电容量有损失，但寿命延长。就看厂商如何取舍了。（也许很多厂商根本不知道这个问题！）
同样是三元材料锂电池，有容量型和功率型。以18650型号来说，目前容量型最大可以做到3500mAh左右，即3.5Ah×3.7V=12.95Wh。但这种电池基本只能以2-3A的电流放电，电流再增加的话，发热严重、电压掉得厉害，无法给车子用。功率型一般是1500～2200Ah，连续放电电流可以达到5-15C，即7.5～16A，这样电流的基本上足够自平衡车安全使用了。松下、LG、三星等厂商也有折中型的方案，例如松下的18650PF这款电池，2900mAh容量，连续放电可以达到10A，算半功率/半容量型。Tesla Model S就是用的这个电芯。
科普完毕进入正题。电动平衡车的电池，到底什么参数重要？容量重要还是成分重要？什么是可能导致仆街的关键指标？
假设我们在某平衡车车上用了Sony 18650V3的电芯，电池组结构为16串1并，电池组的额定电压是59.2V，电池容量=3.7V×2.2Ah×16=130Wh。我们可以从SONY 官方的数据手册中知道，V3这款电芯的最大持续放电电流是10A，由于电池输出功率=电压×电流，可以算出这个电池组的最大功率是：59.2V×10A=592W。问题就来了：如果在急加速时，电机消耗的功率超过592W（由上一小节，我们可以看出急加速或者路面坑洼时，功率很容易超过600瓦的），那么这个电池组的电压可能会急剧下跌、甚至会产生短路保护。这时候，就算电机的功率是5000W也没用，电池释放不出那么高的能量来。能源供应不足同样也只能导致仆街了。
如果以上电池组是16串2并结构，那么电池组的电压不变，但是由于每2个电芯并联，因此容量提高了一倍到260Wh，同时其放电能力也提高了一倍。最大功率就可以加倍到约1200W。这种情况下，应对大部分情况都不会出现功率不足而仆街的可能性了。而另一种情况，如果用15串1并结构，但采用15C的高倍率动力电池，虽然其电池组容量仅有3.7×1.5×15=83Wh，但因为放电倍率达到15C，因此最大放电功率可达1250W。
这里可以得出结论了。电池数量、电池组容量与仆街安全性没有直接关系；容量只影响续航。电池放电功率是影响安全性的最重要指标。
顺带补充一句，选购电池组产品的时候，目前最通行的安全性测试标准是UN38.3测试（联合国和国际航协IATA为锂电池设立的航空运输安全性测试认证），这个测试包括跌落、过充、过放、低气压、高频振动、撞击和穿刺等安全性试验。如果通过UN38.3测试的电池组，其安全性应该可以放心。
相比电池安全性，充电器安全性是个更大的问题。很多品牌使用带风扇的充电器。这种充电器完全靠风扇风冷散热，由于大部分用户在给车子充电时，不会一直蹲守着充电器，一旦充电过程中风扇堵住或者停转，充电器冒烟起火，其危险性和造成重大损失的机率可能远大于电池起火的几率。已知的好几起电动车充电时起火事故都是充电器起火燃烧造成的。
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下面需要说说控制器了。
控制器是自平衡车的核心，很大程度上决定了车子的性能。主要几个关键细说一下。
1）陀螺仪。大家所说的陀螺仪，其实应该叫AHRS（姿态方位参考系统），通常是三轴陀螺仪+三轴加速度计的组合。通过三轴陀螺仪+三轴加速度计，可以解算出传感器所处的空间姿态（俯仰、滚转、方向）来。有厂家号称用了航天级陀螺仪。我是用过真正的航天级陀螺仪的。高精度高可靠性陀螺仪，如光纤陀螺，尺寸比较大且不说，那个功耗和价格，根本不是几千一两万元的自平衡车用得起的，有这么宣传的可以说纯属鬼扯。据我所知，自平衡车上用的，大多是商用级MEMS（微机电）陀螺仪，少数用了工业级陀螺。其实无论商用级还是工业级，性能都足够了。毕竟操纵自平衡车的驾驶员的运动灵敏性，比起飞机导弹来说，差了很多个数量级。
光纤陀螺：https://www.360docs.net/doc/4411954528.html,/view/3832550.htm
真正关键的是，由于商业级或者工业级陀螺仪的制程原因，偶尔会出现一些输出的毛刺或者跳变。这就需要厂家在车子出厂前，需要对车子的AHRS传感器进行校准。具体校准过程就不展开说了。只说结论：未经校准的陀螺仪，在某个温度范围或者某个角速率区间内，其输出信号有一定几率出现大幅度跳变。这种跳变带来的结果也就是电机运转方向完全不正确：导致仆街。
2）处理器。有些厂家号称用了XX OS，内置操作系统。实际上自平衡车的控制系统基本算法并不复杂，要说复杂的往往是安全保护（翘板机制、电量检测机制等）、异常处理（如翻车后的对策）等算法；并且自平衡车控制系统的基本功能，比如姿态数据测量和处
理，电机的伺服控制等功能，要求实时性很高，一般电机的控制周期需要在10-100Khz（每秒钟完成1万-10万次控制操作），姿态测量和结算的周期在100-500Hz（每秒完成100-500次姿态解算和处理）。而操作系统是一个中间层软件，一般来说，多任务操作系统可以带来多任务同时运行的好处；但是相对的，坏处是反应变慢，专业地说叫做“系统实时性不足”。对于几百Hz的姿态控制周期，以及10-100kHz的电机伺服控制周期来说，目前没有任何实时操作系统可以达到100kHz这个级别的实时性要求；而且自平衡车控制器也没有多任务需要并行处理——它只需要精密地保持好平衡就足够了，最多加上一些灯光和喇叭的控制。好吧，我的结论也是：自平衡车操作系统XX OS，好听地说是纯属扯淡，上纲上线地说，很可能属于欺骗消费者。
实时操作系统：https://www.360docs.net/doc/4411954528.html,/view/18308.htm?fr=aladdin
常见操作系统的实时性对比：
https://www.360docs.net/doc/4411954528.html,/techdoc/develop/2008/12/29/1055630.shtml
实时操作系统的实时性对比：https://www.360docs.net/doc/4411954528.html,/link?url=j-_- lFXEnbJgFhnZNl3qB80hex0ybvDcVf2Uttj7bw8Ym-cn1d2GYSsJN3sSCUQGFgKKE2xan KgVA1oBcJKl6bGMKSaC8bJCLXVfB3W2fue
3）电机驱动单元，MOS管。由本文上述分析可知，自平衡车的功率，2000-3000W 的瞬间功率就顶天了。那么，70V/70A的MOS管，即大量独轮车的MOS管选型，都可以提供额定3000-4500W的输出功率。足够满足自平衡车的动力要求。12管或者号称24管的，可能会降低MOS管的发热（多个MOS管并联，分担功耗），但是不会对提高仆街的极限产生什么帮助。Ninebot E型所使用的IRFP4227这款MOS管，电压达200V，电流达到130A。这个管子可以说功率过剩，甚至把电机的引线直接短路接到MOS管上，MOS管都不会过载烧坏（电池输出能力是有极限的，总电流大小不会像真正短路状态，不是无穷大），但并不意味着Ninebot E型的输出功率可以逆天；一句话，MOS管的额定电压高于电池电压的1.2倍，MOS管的最大电流超过车子最大允许电流2倍就足够了，更高的部分参数，更多的管子，有助于提高如短路、飞车等极端情况下的可靠性，但对防止仆街没有什么大的帮助了。
4）控制器程序算法：控制器程序/算法可以说是对于防止仆街的最重要因素，没有之一。
首先，程序需要对车子使用的电机、电池以及陀螺仪、机械结构等，建立较为精确的安全运转范围的数学模型。在安全运转范围内可以正常运转，超出此范围应该报警，并且主动干预，加以限制。以翘板限速机制为例。很多自平衡车的限速机制比较简单：当速度超过某个值时，翘板，阻止用户加速；如果用户强行加速，继续提高翘板角度；如果用户还强行加速，就直接切断电源、导致仆街。
实际上，体重30kg的小朋友，和体重100kg的大胖子驾驶同一款车、同一速度的时
候，车子的输出功率差别很大；同一个人在平地驾驶和10度的坡度上驾驶，车子的仆街极限也差别很大。单纯用速度来限制，是造成仆街现象无法杜绝的最根本原因。再举一个例子，电池满电的时候，我们可以全速上一个陡坡；但电池电量快用光的时候，我们还全速上同一个陡坡，多半会仆街。
一句话，必须通过动态的安全运转范围模型，来计算出对于不同体重、不同地形，不同电量甚至不同气温下的限速翘板阈值。
据我所知，Segway用的是一套综合机制，并不是速度达到一定程度就翘板。他的翘板机制结合了速度、电量、负载甚至上坡下坡角度等因素。我们在Ninebot 和Ninebot One 上用的是后一套机制。对不同体重，不同地形（坡度/崎岖等），不同电量和不同的温度，控制器会通过测量多项数据，有一套经过验证的算法来决定翘板的时机。这个算法在Ninebot上已经得到验证，相对比较可靠了。另外由于Ninebot One具备OTA机制，可以随时更新固件，因此其限速翘板机制可以不断优化，用户可以远程升级。
5）更多安全因素：实际上，接插件的品质和接触点的可靠性、焊接工艺的质量、电路板是否有防锈/防腐蚀、防潮、防震动的三防工艺，才是决定控制器硬件品质的主要因素。电源插头的质量和接触牢靠程度、电机线的接插件品质和防水性，等等。电子行业的朋友都知道，接插件是影响产品可靠性的最大因素之一。用料很好，算法很成熟，电池也很好，可是由于电机或者电池的接插件接触不良而导致仆街，就前功尽弃了。
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最后说说驾驶问题。
自平衡车与汽车不一样，自平衡车属于静不稳定系统，完全依赖系统的可靠工作才能保持平衡；系统一旦故障，仆街在所难免。
在高档一些的双轮自平衡车上，某些关键部件会有双余度热备份设计，例如Segway 的电机、电池与Ninebot E型的电池和传感器。但是，双余度不是万能良药，3余度、4余度的飞机还会失事坠毁呢。最大的安全保障是良好的驾驶习惯，不猛加速，不猛刹车，不在危险的道路上行驶，和机动车保持至少2米的距离（确保一旦仆街后卡车不会碾过你的头。。），戴好头盔行驶，夜间行车一定要打开大灯，车子一定要有刹车灯、示宽灯或其他能让车辆和行人注意到你的灯光。从我们的经验来看，驾驶安全性，80%以上取决于驾驶者本人。
线控两轮平衡车的建模与控制研究
线控两轮平衡车的建模 与控制研究 文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-
线性系统理论 上机实验报告 题目：两轮平衡小车的建模与控制研究 完成时间：2016-11-29 1.研究背景及意义 现代社会人们活动范围已经大大延伸，交通对于每个人都十分重要。交通工具的选择则是重中之重，是全社会关注的焦点。 随着社会经济的发展，人民生活水平的提高，越来越多的小汽车走进了寻常百姓家。汽车快捷方便、省时省力，现代化程度高，种类繁多的个性化设计满足了不同人的需求。但它体积大、重量大、污染大、噪声大、耗油大、技术复杂、使用不便、价格贵、停放困难，效率不高，而且还会造成交通拥堵并带来安全隐患。相比之下，自行车是一种既经济又实用的交通工具。中国是自行车大国，短距离出行人们常选择骑自行车。自行车确实方便，但在使用之前需要先学会骑车，虽然看似简单，平衡能力差的人学起来却很困难，容易摔倒，造成人身伤害。另外，自行车毕竟不适宜长距离的行驶，遥远的路程会使人感到疲劳。 那么，究竟有没有这样一种交通工具，集两者的优点于一身呢？既能像汽车一样方便快捷又如自行车般经济简洁，而且操作易于掌握，易学又易用。两轮自平衡车概念就是在这样的背景下提出来的。 借鉴目前国内外两轮自平衡车的成功经验，本文提出的研究目标是设计一款新型的、结构简单、成本低的两轮自平衡车，使其能够很好地实现自平衡功能，同时设计结果通过MATLAB进行仿真验证。
2.研究内容 自平衡式两轮电动车是一个非线性、强耦合、欠驱动的自不稳定系统，对其控制策略的研究具有重大的理论意义。我们通过分析两轮平衡车的物理结构以及在平衡瞬间的力学关系，得到两轮车的力学平衡方程，并建立其数学模型。运用MATLAB 和SIMULINK 仿真系统的角度θ、角加速度? θ、位移x 和速度的? x 变化过程，对其利用外部控制器来控制其平衡。 3.系统建模 两轮平衡车的瞬时力平衡分析如图1所示。下面将分析归纳此时的力平衡方程[1-3]，并逐步建立其数学模型。 对两轮平衡车的右轮进行力学分析，如图2所示。 依据图2对右轮进行受力分析，并建立其平衡方程： =R R R R M X f H ? - (1) R R R R J C f R ??? =- (2) 同理，对左轮进行受力分析，并建立其平衡方程： =R L L L M X f H ? - (3) L L L L J C f R ??? =- (4) 两轮平衡车摆杆的受力分析如图3所示，由图3可以得到水平和垂直方向的平衡方程以及转矩方程。 水平方向的平衡方程： H H x R L p m +=? ? (5) 其中θsin L x x m p +=，则有：
基于单片机的两轮自平衡车控制系统设计
基于单片机的两轮自平衡车控制系统设计 摘要 两轮自平衡车是一种高度不稳定的两轮机器人，就像传统的倒立摆一样，本质不稳定是两轮小车的特性，必须施加有效的控制手段才能使其稳定。本文提出了一种两轮自平衡小车的设计方案，采用重力加速度陀螺仪传感器MPU-6050检测小车姿态，使用互补滤波完成陀螺仪数据与加速度计数据的数据融合。系统选用STC 公司的8位单片机STC12C5A60S2为主控制器，根据从传感器中获取的数据，经过PID算法处理后，输出控制信号至电机驱动芯片TB6612FNG，以控制小车的两个电机，来使小车保持平衡状态。 整个系统制作完成后，小车可以在无人干预的条件下实现自主平衡，并且在引入适量干扰的情况下小车能够自主调整并迅速恢复至稳定状态。通过蓝牙，还可以控制小车前进，后退，左右转。 关键词：两轮自平衡小车加速度计陀螺仪数据融合滤波 PID算法 Design of Control System of Two-Wheel Self-Balance Vehicle based on Microcontroller Abstract Two-wheel self-balance vehicle is a kind of highly unstable two-wheel robot. The characteristic of two-wheel vehicle is the nature of the instability as traditional inverted pendulum, and effective control must be exerted if we need to make it stable. This paper presents a design scheme of two-wheel self-balance vehicle. We need using gravity accelerometer
平衡阀特点及原理作用
平衡阀特点及原理作用 平衡阀是一种特殊功能的阀门，它具有良好的流量特性，有阀门开启度指示，开度锁定装置及用于流量测定的测压小阀。利用专用智能仪表，输入阀门型号和开度值，根据测得的压差信号就可直接显示出流经该平衡阀的流量值，只要在各支路及用户入口装上适当规格的平衡阀，并用专用智能仪表进行一次性调试，就可使各用户的流量达到设定值。 平衡阀是在水力工况下，起到动态、静态平衡调节的阀门。如：静态平衡阀，动态平衡阀。 静态平衡阀亦称平衡阀、手动平衡阀、数字锁定平衡阀、双位调节阀等，它是通过改变阀芯与阀座的间隙（开度），来改变流经阀门的流动阻力以达到调节流量的目的，其作用对象是系统的阻力，能够将新的水量按照设计计算的比例平衡分配，各支路同时按比例增减，仍然满足当前气候需要下的部份负荷的流量需求，起到热平衡的作用。 动态平衡阀分为动态流量平衡阀，动态压差平衡阀，自力式自身压差控制阀等。平衡阀属于调节阀范畴，它的工作原理是通过改变阀芯与阀座的间隙（即开度），改变流体流经阀门的流通阻力，达到调节流量的目的。 平衡阀相当于一个局部阻力可以改变的节流元件，对不可压缩流体，由流量方程式可得。与其它阀门相比，平衡阀主要有以下特点: (1)直线型流量特性，即在阀门前后压差不变情况下，流量与开度大体上成线性关系; (2)有精确的开度指示； (3)有开度锁定装置，非管理人员不能随便改变开度；表连接，可方便地显示阀门前后的压差及流经阀门的流量。尽管平衡阀具有很多优点，但它在空调水系统的应用还存在不少问题。如果这些问题解决不好，平衡阀的特点并不能充分显现出来。平衡阀的作用是为了调节系统内，各个分配点的（如每一个楼座）的预定流量。每一座楼的入口处都安装平衡阀，可以使供暖系统的总流量得到合理分配。 平衡阀的原理是阀体内的反调节，当入口处压力加大时，自动减小通径，减少流量的变化，反之亦然。如果反接，这套调节系统就不起作用。而且起调节作用的阀片，是有方向性的，反向的压力甚至可以减少甚至封闭流量。既然安装平衡阀是为了更好的供暖，就不存在反装的问题。如果是反装，就是人为的错误，当然就会纠正。平衡阀属于调节阀范畴，它的工作原理是通过改变阀芯与阀座的间隙（即开度），改变流体流经阀门的流通阻力，达到调节流量的目的。平衡阀相当于一个局部阻力可以改变的节流元件，对不可压缩流体，由流量方程式可得。 Kv为平衡阀的阀门系数。它的定义是：当平衡阀前后差压为1bar（约1kgf/cm2）时，流经平衡阀的流量值（m3/h）。平衡阀全开时的阀门系数相当于普通阀门的流通能力。如果平衡阀开度不变，则阀门系数Kv不变，也就是说阀门系数Kv由开度而定。通过实测获得不同开度下的阀门系数，平衡阀就可做为定量调节流量的节流元件。 在管网平衡调试时，用软管将被调试的平衡阀的测压小阀与专用智能仪表连接，仪表可显示出流经阀门的流量值（及压降值），经与仪表人机对话，向仪表输入该平衡阀处要求的流量值后，仪表通过计算、分析、得出管路系统达到水力平衡时该阀门的开度值。平衡阀属于调节阀范畴，它的工作原理是通过改变阀芯与阀座的间隙，改变流体流经阀门的流通阻力，达到调节流量的目的。 1.不应随意变动平衡阀开度管网系统安装完毕，并具备测试条件后，使用专用智能仪表对全部平衡阀进行调试整定，并将各阀门开度锁定，使管网实现水力工况平衡。在管网系统正常运行过程中，不应随意变动平衡阀的开度，特别是不应变动开度锁定装置。 2.不必再安装截止阀。在检修某一环路时，可将该环路上的平衡阀关闭，此时平衡阀起到截止阀截断水流的作用，检修完毕后再回复到原来锁定的位置。因此安装了平衡阀，就不必再安装截止阀。 3.系统增设（或取消）环路时应重新调试整定在管网系统中增设（或取消）环路时，除应增加（或关闭）相应的平衡阀之外，原则上所有新设的平衡阀及原有系统环路中的平衡阀均应重新调试整定（原环路中支管平衡阀不必重新调整）。在空调及采暖系统中，作为输配能量的水循环系统的水力平衡是非常重要的。一个平
两轮平衡车说明书
双轮自平衡车 学校：德州学院 学生：唐文涛焦方磊李尧 指导老师：孟俊焕 时间：二О一四年7 月10日～10 月 6 日共12 周
中文摘要 两轮自平衡车是动态平衡机器人的一种。2008年我国奥运会的时候安全保卫工作使用过它,到今年两轮平衡车已经发展的相对成熟。在国家节能、降耗、环保、低碳、经济的方针政策下，两轮平衡车进行了资源整合、技术升级，在原来的两轮单轴式自平衡的基础上采取两轴双轮可折叠设计，两轮自平衡车具有运动灵活、智能控制、操作简单、驾驶姿势多样、节省能源、绿色环保、转弯半径为0等优点。适用于在狭小空间内运行，能够在大型购物中心、国际性会议或展览场所、体育场馆、办公大楼、大型公园及广场、生态旅游风景区、大学校园、城市中的生活住宅小区等各种室内或室外场合中作为人们的中、短距离代步工具。也是集娱乐、代步、炫酷为一体的，主打形象是汽车伴侣解决停车后几公里内的代步问题。 两轮自平衡车主要由驱动电机、锂电池组、车轮、车身等组成。其工作原理：车体内置的精密固态陀螺仪来判断车身所处的姿势状态，透过精密且高速的中央微处理器计算出适当的指令后，驱动马达来做到平衡的效果。 关键词：陀螺仪，动态稳定，折叠，驱动系统，平衡。 English abstract Two rounds of self-balancing vehicle is one of the dynamic balance of the robot. In 2008 the Olympic Games security work used it in our country, in the year to balance two rounds of car has developed relatively mature. In the national energy saving, consumption reduction, environmental protection, low carbon, economic policies and regulations, the two rounds of balance of resource integration, technology upgrades, in the original two rounds of single shaft type taken on the basis of self balancing two shaft double folding design, two rounds of self-balancing vehicle movement, flexible, intelligent control, simple operation and driving posture diversity, save energy, green environmental protection, the advantages of turning radius of 0. Apply to run in narrow space, can in a large shopping center, the international conference and exhibition venues, sports venues, office buildings, large parks and square, ecological tourism scenic spot, the university campus, city life in residential quarters and other indoor or outdoor situations as the medium and short distance transport of people. Is entertainment, walking, cool as a whole, the main image is car partner solve the problem of parking within a few kilometers after walking. Two rounds of self-balancing vehicle is mainly composed of drive motor, lithium battery pack, wheel, body, etc. Its working principle: the body's built-in precision solid-state gyroscope to judge the body's position, through sophisticated and high-speed central microprocessor
空调水系统平衡阀合理应用
空调水系统的阻力平衡是保证空调系统正常、有效运行的前提，以较低的能耗，获得舒适的室内环境，是暖通设计者比较关心重视的问题。为了达到水系统的阻力平衡，设计师一般尽可能采用同程式水系统，倘若条件不允许时则采用异程式水系统，此时系统可能存在水力平衡失调。当各分区环路采用同程式系统时，各系统环路间也可能存在严重的阻力不平衡而导致水力平衡失调。因此必须通过各种调节手段使系统达到平衡。近年来，平衡阀因其较为完备的功能和良好的调节性能，正在越受重视和欢迎。许多设计师在设计水系统时倾向于使用平衡阀来进行水力平衡，但笔者发现，在很多工程中，平衡阀的设置不尽合理，设计人员对各种平衡阀的应用场合考虑不周。本文从平衡阀的原理入手介绍在工程实践中如何合理地选择平衡阀及相应的系统形式。 1平衡阀的工作原理 水力平衡设备可分为静态水力平衡设备和动态水力平衡设备。静态水力平衡设备主要有静态平衡阀，动态水力平衡设备主要有动态流量平衡阀、动态压差控制阀、动态平衡电动二通开关阀、组合式或一体式动态平衡电动调节阀等。 静态平衡阀在水系统中的作用主要是消除静态水力失调、使系统实现静态水力平衡。动态水力平衡设备在水系统中的作用主要是消除动态水力失调，使系统实现动态水力平衡。 1.1 静态平衡阀 静态平衡阀亦称为手动平衡阀或手动调节阀，是可进行流量测定和调节的阀门，其操作方式是人工手动调节。该平衡阀原理为可变流量的孔板，并带有关断功能。通过测量阀门前后测量孔的压降，结合阀门开度的读数，便能换算出阀门调节后的流量。静态平衡阀实质上是一个具有明确的“流量-压差-开度”关系、清晰可调的开度指示以及良好调节特性的阻尼调节元件。 1.2 动态流量平衡阀 动态流量平衡阀亦称自力式流量控制阀、定流量平衡阀等，是一种在阀体前后一定的压差范围内能自动保持管道的流量始终不变的阀门。 其工作原理：q=k √△p。通过改变平衡阀的阀芯的过流面积来适应阀门前后压 v 差（如图1所示）的变化，从而达到控制流量的目的。即在一定压差范围内无论阀门入口流量如何变化均可保证其出口流量恒定。它相当于一个局部阻力可变的节流元件，该元件由可变过流面积的阀胆和高精度（±5%）的弹簧及支撑装置构成。弹簧受压差的作用自动控制阀胆上过流面积的大小，从而使通过阀门的流量恒定。流量值的大小可以根据系统要求进行定制。
平衡车原理和扑街解释
平衡车原理和扑街解释 摘要: 说到仆街的原因或者原理，必须从平衡车的原理说起。本文为 buaa_dingo 原创一、自平衡基本原理所有前后方向具有自平衡功能的车辆，双轮或者独轮，都是基于倒立摆原理。自平衡车实际上是一个比较 ... 说到仆街的原因或者原理，必须从平衡车的原理说起。本文为buaa_dingo原创 一、自平衡基本原理 所有前后方向具有自平衡功能的车辆，双轮或者独轮，都是基于倒立摆原理。自平衡车实际上是一个比较简单的单级倒立摆系统，只是由于有驾驶员的操纵，为这个简单的单级倒立摆系统引入了一些非线性因素，但是也并不复杂。 简单文字描述如下： 1）最简单的自平衡车系统，包括控制器、姿态传感器和执行器（电机），以及必要的电源（电池）和结构零件（让小车组合在一起具备功能）。其中，控制器能够测量姿态传感器输出的姿态信息，并比较精确地控制电机运转；姿态传感器可以每秒输出100-500次姿态数据（俯仰、滚转、方向）；执行器（电机）可以提供整车运动的动力。 2）当驾驶者向前倾斜身体时，会带动车子向前倾斜。此时控制器可通过姿态传感器感知到这个倾斜，并命令电机向前旋转。这样，驾驶者前倾的时候，车子也会往前走，从而“追上”打算往前倾倒的驾驶者，保持动态平衡。 3）当驾驶者身体向后仰时，会带动车子向后倾斜。此时控制器可通过姿态传感器感知到这个倾斜，并命令电机向后旋转。这样，驾驶者后仰的时候，车子也会往后走，从而“追上”打算向后倾倒的驾驶者，保持动态平衡。 4）控制器每秒钟执行100-500次2、3的过程，不停地测量车子姿态，不停地调整电机的转动方向和转速。这样就保持一个动态的平衡。不管驾驶者往前还是往后倾斜，车子都会自动“追上”驾驶者，保持平衡。 参考文献：
爱尔威平衡车
爱尔威平衡车 百科名片 双轮平衡车，又叫电动平衡车，双轮思维车、双轮代步车、体感车、射位车、智感车等。其运作原理主要是建立在一种被称为“动态稳定”（Dynamic Stabilization）的基本原理上，利用车体内部的陀螺仪和加速度传感器，来检测车体姿态的变化，并利用伺服控制系统，精确地驱动电机进行相应的调整，以保持系统的平衡。[1] 中文名：双轮平衡车外文名：Airwheel 别名：双轮代步车、双轮思维车、体感 车目录 驾驶方法 技术特点： 原理 功能配置 产品特色 主要品牌
驾驶方法 类似人体自身的平衡系统，当身体重心前倾时，为了保证平衡，需要往前走，重心后倾时同理。同时，电动平衡车的转向由把手握及伸缩杆来实现，摆动把手握会连带着伸缩杆使车辆左右两个车轮产生转速差（例如伸缩杆向左摆动时，右轮的转速会比左轮快），达到转向的效果。 车辆的能量来源是一个锂电池组，单次充电可保证20-30公里的续航里程和15公里的最高时速。在骑行时，将方向操纵杆指向需要前进的方向，车体将会朝着指向的方向行驶。当方向操纵杆处于车体正中间位置时，系统将朝正前方行驶。当转方向操纵杆时，系统会相应地控制左右两边的速度差，实现转向，让身体跟随方向操纵杆倾斜的方向倾斜，将会获得更好的转向体验。突破性的垂直转向设计，颠覆传统的驾驭方式，更符合人体的操作习惯。 [2] 技术特点： 1、左右两轮电动车，独特的平衡设计方案。 2、集“嵌入式+工业设计+艺术设计”的产品集成创新技术，以嵌入式技术提升产品的内在智能化，以适应当代产品数字化、智能化的趋势，实现由内而外的创新。 3、产品信息建模，建立一套既包含产品形状特征，也包含用户认知意象的心理特征体系，并在此基础上进一步开发以用户对产品的最终要求驱动的产品生成系统。 原理 运作原理主要是建立在一种被称为“动态稳定”（DynamicStabilization）的基本原理上，也就是车辆本身的自动平衡能力。以内置的精密固态陀螺仪（Solid-StateGyroscopes）来判断车身所处的姿势状态，透过精密且高速的中央微处理器计算出适当的指令后，驱动马达来做到平衡的效果。 功能配置 代步出行，代步是双轮平衡车以及同类型产品具有的物理特性，时速最高可达18公里，单次充电可完成20至45公里的续航里程。 移动视频，双轮平衡车可以与手机、DV、相机等设备结合，利用其自动行走功能，成为移动拍摄平台。APP应用，通过APP应用，电动平衡车可以与手机互联，通过手机APP，可以实时了解体感车的行驶、售后信息，同时，APP还可以实现交友、分享等功能。
读书报告：平衡车的原理及功能实现方法
读书报告：平衡车的原理及功能实现方法 载人平衡车是一种靠电能提供能源，能够载人直立平衡行走的交通工具。随着社会的发展，公共交通的拥堵也成为普片现象，越来越受到人们的关注。载人平衡车由于其体积小巧轻便，适用能力强，能够有效缓解交通压力。 两轮自平衡车是当今机器人研究领域的一个重要分支,它涵盖了电子、机械、自动控制与信号处理等多个学科。其结构类似于倒立摆,具有非线性、强耦合的特性。由电源、电动机构成其原动机模块；由机构件轮、轴构成其机械传动机模块；由控制芯片、陀螺仪构成其信息机模块。 平衡车模块简图 一．原动机模块 2个直流电动机安装在车体平台下面，驱动电机的H桥由4个N沟道功率MOS管AUIRFB4410组成[5j。采用IR公司的IR2184作为MOS的栅极驱动器,IR2184是一种双通道、高速高压型功率开关器件，具有自举浮动电源。在自举上作模式下，对自举电容和自举_极管的要求都较高。自举电容的耐压值仅为VCC的电压，但其容量由下列因素决定:驱动器电路的静态电流、电平转换器电流、MOSFET的栅源正向漏电流、MOSFET的栅极电容的大小、自举电容的漏电流的大小、以及上作的频率。 为了减少自举电容的漏电流，应尽量采用非电解电容，本系统中采用陶瓷电容。自举_极管必须能够承受干线上电压的反压，当开关频率较低时，要求电容保持电荷较民时间，一极管的高温反向漏电流尽量小。同样为了减少自举电容反馈进电源的电荷数量，_极管应选用超快恢复_极管。在本系统中自举_极管采用了快恢复一极管FR307，自举电容采用1 uF的陶瓷电容，完全满足本系统的需要。驱动电路中在栅极也串联了一个10 S2的小电阻，虽然这个电阻会影响一定的MOS开启速度，但可以减少栅极出现的振铃现象，减少EMI;为了加快MOS 管的关断速度，在设计电机驱动电路时在栅极电阻上反向并联了一个_极管;另外在栅极对地接了一个lOK的下拉电阻，这个电阻可以防比MOSFET被击穿;最后在电机的输出端对电源和地接了4个TVS管，一方而可以续流，另外还可以
平衡阀介绍及其工作原理
暖通空调系统 一、暖通空调系统常见得几种水力平衡设备:?暖通空调系统常见得水力平衡设备主要有用于消除静态水力失调、实现静态水力平衡得静态水力平衡阀与用于消除动态水力失调、实现动态水力平衡得动态压差平衡阀、动态流量平衡阀、动态平衡电动开关阀、“动态压差平衡阀与电动调节阀组合"以及一体式动态平衡电动调节阀等。?１、静态平衡阀: 静态平衡阀就是消除暖通空调水系统静态水力失调、实现静态水力平衡得主要设备、?静态平衡阀实质上就是一个具有明确得“流量—压差－开度”关系、清晰可调得开度指示以及良好调节特性得阻尼调节元件。?在暖通空调水系统中,静态平衡阀保证得不就是系统中单个管道得流量值,它要维持得就是在系统初调试时,通过静态平衡阀得调节作用,使系统中各个管路得流量比值与设计流量得比值一致,这样当系统得总流量等于设计总流量时,各个末端设备及管道得流量也同时达到设计流量、?静态平衡阀主要应用于系统分集水器、分支管道以及末端设备处。 2、动态压差平衡阀:?动态压差平衡阀就是消除暖通空调系统动态水力失调、实现动态平衡得主要设备之一、?动态压差平衡阀具有关键点定压差功能,它通过阀门内部得自力式机构,能自动地将系统两个关键点之间得压差恒定在设定压差值。?基于全面水力平衡系统对分系统定压、分级定压以及设备定压得要求,动态压差平衡阀广泛地应用在系统主管、分支管道以及各种末端设备处。? 3、动态流量平衡阀: 动态流量平衡阀就是消除系统动态水力失调得设备之一。 动态流量平衡阀实质就是在一定得压差范围内维持管道得流量始终不变,流量值得大小可以根据系统要求进行定制,因此它又叫做“定流量平衡阀”。?动态流量平衡阀主要应用于水力系统中要求保持流量不变得管道,如冷水机组冷冻、冷却水管以及采用变风量调节系统制冷供热量得末端设备管道处、?4、动态平衡电动开关阀: 动态平衡电动开关阀就是暖通空调水系统消除动态水力失调、实现动态平衡得主要设备之一、?动态平衡电动开关阀具有动态平衡与电动开关功能,当阀门开启时,它能动态地将管道得实际流量恒定在设计流量值,并不受系统压力波动得影响。?动态平衡电动开关阀主要应用于风机盘管处,一方面,它具有传统电动开关阀得电动开关功能;另一方面,它又能在阀门开启时将流量始终恒定在风机盘管得设计流量、 5、“动态压差平衡阀与电动调节阀”组合:?动态压差平衡阀与电动调节阀组合就是暖通空调水系统消除动态水力失调、实现动态平衡得主要设备之一。 动态压差平衡阀与电动调节阀组合既具有动态平衡功能,即能动态地平衡系统得压力波动,使流经管道得流量不受系统压力波动得影响,又具有电动调节功能,即能根据目标区域得负荷变化自动地调节开度从而调节流量值,保证目标区域得温度始终恒定在设定温度。 动态压差平衡阀与电动调节阀组合主要应用于空调箱、空气处理机组与新风机组等处。?6、一体式动态平衡电动调节阀:
智勇者平衡车
概述 智勇者（Braves）作为睿智飞讯公司旗下的高端品牌，以”智能科技、乐享生活“为使命，在运输机器人、家庭服务机器人以及智能家居电器的设计、研发等领域具有突出的竞争优势。智勇者思维车、平衡车是自主开发的一款利用动态平衡原理控制行驶的智能机器人。该产品已在全球多个国家销售，深受好评。 智勇者思维车平衡车简介 智勇者平衡车工作原理 电动平衡车也叫平衡车、体感车、思维车等，自动平衡运作原理主要是建立在一种被称为“动态稳定”（Dynamic Stabilization）的基本原理上，也就是车辆本身的自动平衡能力。以内置的精密固态陀螺仪（Solid-State Gyroscopes）来判断车身所处的姿势状态，透过精密且高速的中央微处理器计算出适当的指令后，驱动马达来做到平衡的效果。正确打开电源且能保持足够运作的电力，车上的人就不用担心有倾倒跌落的可能，这与一般需要靠驾驶人自己进行平衡的滑板车等交通工具大有不同 由于的思维车平衡车的两轮结构，使得它的重心在上、支点在下，故在非控制状态（或静态）下为一不稳定系统。然而，可以利用倒立摆系统的控制原理，通过微处理器的控制使它能够如倒立摆一样稳定在一个平衡位置处，并能在保持平衡的状态下按照使用者的指令要求正常运行。两轮自平衡电动车实际上是一级直线式倒立摆和旋转式倒立摆的结合体，它的控制原理与倒立摆系统的基本一致。更形象地说，自平衡电动车的工作原理更像人行走的过程。 对于人而言，当人体的重心向前倾斜并失去平衡时，人通过自身的感觉器官能够察觉到自己身体的倾斜（角度），于是他会做出一个反应——向前迈出一步来防止自己摔倒在地上。如果身体一直前倾，为了保持平衡，人就会一步又一步地往前走。因此，如果将两个由电机驱动的车轮看成人的双腿，再加上能够测量车体相对于水平面倾角大小和速度的传感器，最后通过微处理器的控制便能够实现车体自平衡的效果。因而当人站在车上时，只要将身体带动车体一起往前倾（或后倾）就可以实现电动车载人前进（或后退）智勇者思维车平衡车是新一代的节能、环保、便携的代步工具。充电2个小时，可以行驶25km，短途代步非常方便，可以代替公交和地铁。在环境污染日益严重的背景下，平衡车作为一种新型环保的代步工具，可以有效缓解资源的消耗和空气污染。 智勇者思维车平衡车同时也是户外休闲锻炼时理想工具。阳光、郊外、平衡车，快乐惬意，乐享生活。 主要产品型号
平衡阀和差压阀原理
1．基础知识 一个局部阻力可以改变的节流元件，对不可压缩流体，由流量方程式可得： 式中：Q－－流经平衡阀的流量 ξ－－平衡阀的阻力系数 P1－－阀前压力P2－－阀后压力 F－－平衡阀接管截面积 ρ－－流体的密度 由上式可以看出，当F一定（即对某一型号的平衡阀），阀门前后压降P1-P2不变时，流量Q仅受平衡阀阻力影响而变化。ξ增大（阀门关小时），Q减小；反之，ξ减小（阀门开大时），Q增大。 平衡阀就是以改变阀芯的开度来改变阻力系数，达到调节流量的目的。 Kv为平衡阀的阀门系数。 它的定义是：当平衡阀前后差压为1bar（约1kgf/cm2）时，流经平衡阀的流量值（m3/h）。 平衡阀全开时的阀门系数相当于普通阀门的流通能力。 如果平衡阀开度不变，则阀门系数Kv不变，也就是说阀门系数Kv由开度而定。 通过实测获得不同开度下的阀门系数，平衡阀就可做为定量调节流量的节流元件。在管网平衡调试时，用软管将被调试的平衡阀的测压小阀与专用智能仪表连接，仪表可显示出流经阀门的流量值（及压降值），经与仪表人机对话，向仪表输入该平衡阀处要求的流量值后，仪表通过计算、分析、得出管路系统达到水力平衡时该阀门的开度值。 2.差压阀： 作用：差压阀在密封油系统中用以调整空侧密封油压，使之与发电机内气
体压力始终保持一定的压差。 结构和工作原理： 此阀门是通过输入信号的差值变化带动滑杆上下移动，而改变阀门的开度，以起到对油压的调节作用。 密封油系统通常设有二只差压阀，一只差压阀即空侧油调压阀，它接于空侧油泵的进口与出口之间，起旁路调压作用,信号分别取自机内氢气压力和空侧密封油压，该阀门可以根据信号来源的压力变化自动调节旁路的流量，从而保证空侧密封油压始终高于机内氢压0.084MPa。另一只差压阀即空侧油备用调压阀，它接于空侧高压和低压备用密封油管路中，信号分别取自发电机内氢压和空侧密封油压，通过调节备用密封油流量来保证备用空侧密封油压力始终高于机内气体压力0.056MPa。 密封油系统中差压阀的工作原理？ 答：压差阀的活塞上面引入机内氢气压力（压力为p1），活塞下面引入被调节并输出的空侧密封油（压力为p），活塞自重及其配重片重量（或调节弹簧）之和为p2（可调节），则使p=p1+p2（上下力平衡）。当机内氢气压力p1上升时，作用于活塞上面的总压力（p1+p2）增大，使活塞向下移动，加大三角形工作油孔的开度，使空侧油量增加，则进入空侧密封瓦的油压随之增加，直到达到新的平衡；当机内氢气压力p1下降时，动作相反。 3.平衡阀： 平衡阀的工作原理：平衡阀属于调节阀范畴，它的工作原理是通过改变阀芯与阀座的间隙，改变流体流经阀门的流通阻力，达到调节流量的目的。平衡阀相当于 4．总结: 差压阀的控制器上面是氢气的压力,下面是密封油,通过连杆控制阀门开度,当氢气的压力高时,阀门关小,相当于关小再循环一样,密封油油压升高~压差低时,动作相反，从而保证机内氢压和空侧密封油压差压在0.084MPa范围内（正常运行），当高压备用油源作为空侧密封油时，保证机内氢压和空侧密封油压差压在0.056MPa范围内。当空侧直流油泵启动，作为空侧密封油时，保证机内氢压和空侧密封油压差压在0.084MPa范围内，这个差压通过负重或者可调弹簧来实现。
双轮平衡车
双轮平衡车 百科名片 双轮平衡车，又叫电动平衡车，双轮思维车、双轮代步车、体感车、射位车、智感车等。其运作原理主要是建立在一种被称为“动态稳定”（Dynamic Stabilization）的基本原理上，利用车体内部的陀螺仪和加速度传感器，来检测车体姿态的变化，并利用伺服控制系统，精确地驱动电机进行相应的调整，以保持系统的平衡。[1] 中文名：双轮平衡车外文名：Airwheel 别名：双轮代步车、双轮思维车、体 感车目录 驾驶方法 技术特点： 原理 功能配置 产品特色 主要品牌
驾驶方法 类似人体自身的平衡系统，当身体重心前倾时，为了保证平衡，需要往前走，重心后倾时同理。同时，电动平衡车的转向由把手握及伸缩杆来实现，摆动把手握会连带着伸缩杆使车辆左右两个车轮产生转速差（例如伸缩杆向左摆动时，右轮的转速会比左轮快），达到转向的效果。 车辆的能量来源是一个锂电池组，单次充电可保证20-30公里的续航里程和15公里的最高时速。在骑行时，将方向操纵杆指向需要前进的方向，车体将会朝着指向的方向行驶。当方向操纵杆处于车体正中间位置时，系统将朝正前方行驶。当转方向操纵杆时，系统会相应地控制左右两边的速度差，实现转向，让身体跟随方向操纵杆倾斜的方向倾斜，将会获得更好的转向体验。突破性的垂直转向设计，颠覆传统的驾驭方式，更符合人体的操作习惯。 [2] 技术特点： 1、左右两轮电动车，独特的平衡设计方案。 2、集“嵌入式+工业设计+艺术设计”的产品集成创新技术，以嵌入式技术提升产品的内在智能化，以适应当代产品数字化、智能化的趋势，实现由内而外的创新。 3、产品信息建模，建立一套既包含产品形状特征，也包含用户认知意象的心理特征体系，并在此基础上进一步开发以用户对产品的最终要求驱动的产品生成系统。 原理 运作原理主要是建立在一种被称为“动态稳定”（DynamicStabilization）的基本原理上，也就是车辆本身的自动平衡能力。以内置的精密固态陀螺仪（Solid-StateGyroscopes）来判断车身所处的姿势状态，透过精密且高速的中央微处理器计算出适当的指令后，驱动马达来做到平衡的效果。 功能配置 代步出行，代步是双轮平衡车以及同类型产品具有的物理特性，时速最高可达18公里，单次充电可完成20至45公里的续航里程。 移动视频，双轮平衡车可以与手机、DV、相机等设备结合，利用其自动行走功能，成为移动拍摄平台。APP应用，通过APP应用，电动平衡车可以与手机互联，通过手机APP，可以实时了解体感车的行驶、售后信息，同时，APP还可以实现交友、分享等功能。
平衡阀介绍及其工作原理
一、暖通空调系统常见的几种水力平衡设备： 暖通空调系统常见的水力平衡设备主要有用于消除静态水力失调、实现静态水力平衡的静态水力平衡阀和用于消除动态水力失调、实现动态水力平衡的动态压差平衡阀、动态流量平衡阀、动态平衡电动开关阀、“动态压差平衡阀与电动调节阀组合”以及一体式动态平衡电动调节阀等。 1、静态平衡阀： 静态平衡阀是消除暖通空调水系统静态水力失调、实现静态水力平衡的主要设备。 静态平衡阀实质上是一个具有明确的“流量-压差-开度”关系、清晰可调的开度指示以及良好调节特性的阻尼调节元件。 在暖通空调水系统中，静态平衡阀保证的不是系统中单个管道的流量值，它要维持的是在系统初调试时，通过静态平衡阀的调节作用，使系统中各个管路的流量比值与设计流量的比值一致，这样当系统的总流量等于设计总流量时，各个末端设备及管道的流量也同时达到设计流量。 静态平衡阀主要应用于系统分集水器、分支管道以及末端设备处。 2、动态压差平衡阀： 动态压差平衡阀是消除暖通空调系统动态水力失调、实现动态平衡的主要设备之一。 动态压差平衡阀具有关键点定压差功能，它通过阀门内部的自力式机构，能自动地将系统两个关键点之间的压差恒定在设定压差值。 基于全面水力平衡系统对分系统定压、分级定压以及设备定压的要求，动态压差平衡阀广泛地应用在系统主管、分支管道以及各种末端设备处。 3、动态流量平衡阀： 动态流量平衡阀是消除系统动态水力失调的设备之一。 动态流量平衡阀实质是在一定的压差范围内维持管道的流量始终不变，流量值的大小可以根据系统要求进行定制，因此它又叫做“定流量平衡阀”。 动态流量平衡阀主要应用于水力系统中要求保持流量不变的管道，如冷水机组冷冻、冷却水管以及采用变风量调节系统制冷供热量的末端设备管道处。 4、动态平衡电动开关阀： 动态平衡电动开关阀是暖通空调水系统消除动态水力失调、实现动态平衡的主要设备之一。动态平衡电动开关阀具有动态平衡和电动开关功能，当阀门开启时，它能动态地将管道的实际流量恒定在设计流量值，并不受系统压力波动的影响。 动态平衡电动开关阀主要应用于风机盘管处，一方面，它具有传统电动开关阀的电动开关功能；另一方面，它又能在阀门开启时将流量始终恒定在风机盘管的设计流量。 5、“动态压差平衡阀与电动调节阀”组合： 动态压差平衡阀与电动调节阀组合是暖通空调水系统消除动态水力失调、实现动态平衡的主要设备之一。 动态压差平衡阀与电动调节阀组合既具有动态平衡功能，即能动态地平衡系统的压力波动，
双轮自平衡车设计报告
双轮自平衡车设计报告 学院………….......... 班级…………………… 姓名………………..手机号…………………..姓名………………..手机号…………………..姓名………………..手机号…………………..
目录 一、双轮自平衡车原理 二、总体方案 三、电路和程序设计 四、算法分析及参数确定过程
一.双轮自平衡车原理 1.控制小车平衡的直观经验来自于人们日常生活经验。一般的人通过简单练习就可以让一个直木棒在手 指尖上保持直立。这需要两个条件：一个是托着木棒的手掌可以移动；另一个是眼睛可以观察到木棒的倾斜角度和倾斜趋势（角速度）。通过手掌移动抵消木棒的倾斜角度和趋势，从而保持木棒的直立。这两个条 件缺一不可，让木棒保持平衡的过程实际上就是控制中的负反馈控制。 图1 木棒控制原理图 2.小车的平衡和上面保持木棒平衡相比，要简单一些。因为小车是在一维上面保持平衡的，理想状态下，小车只需沿着轮胎方向前后移动保持平衡即可。 图2 平衡小车的三种状态 3.根据图2所示的平衡小车的三种状态，我们把小车偏离平衡位置的角度作为偏差；我们的目标是通过 负反馈控制，让这个偏差接近于零。用比较通俗的话描述就是：小车往前倾时车轮要往前运动，小车往后倾时车轮要往后运动，让小车保持平衡。 4.下面我们分析一下单摆模型，如图4所示。在重力作用下，单摆受到和角度成正比，运动方向相反的回复力。而且在空气中运动的单摆，由于受到空气的阻尼力，单摆最终会停止在垂直平衡位置。空气的阻尼力与单摆运动速度成正比，方向相反。 图4 单摆及其运动曲线
类比到我们的平衡小车，为了让小车能静止在平衡位置附近，我们不仅需要在电机上施加和倾角成正比的回复力，还需要增加和角速度成正比的阻尼力，阻尼力与运动方向相反。 5 平衡小车直立控制原理图 5.根据上面的分析，我们还可以总结得到一些调试的技巧：比例控制是引入了回复力；微分控制是引入了阻尼力，微分系数与转动惯量有关。 在小车质量一定的情况下，重心位置增高，因为需要的回复力减小，所以比例控制系数下降；转动惯量变大，所以微分控制系数增大。在小车重心位置一定的情况下，质量增大，因为需要的回复力增大，比例控制系数增大；转动惯量变大，所以微分控制系数增大。 二.总体方案 ■小车总框图
两轮自平衡车
两轮自平衡车 算法：和大家的一样，一个倾角环，一个车速环。取得角度、角速度、车速、车位移四个量后经过运算送给PWM驱动电机。 硬件： 主控：atmega16； 角度传感器：角速度传感器(陀螺仪)ENC-03MB(直接接AD输入，未加硬件滤波)、加速度传感器MMA7260，二者kalman融合取得角度、角速度。PS：抄zlstone的，呵呵。 电机速度传感器：每个电机两个霍尔传感器（AB相）。 电机：型号不清楚，很常见的减速电机。额定电压6V，功率3W。 电机驱动:L298N 电源：变压器整流桥那种普通电源，几块钱一个。两个，电机、MCU分开供电。电机电源电压打到最高不接电机时15V多，接了电机5V多，汗。。 显示器：LCD1602B 遥控：电视红外遥控器
引用图片 (原文件名:20110110_0104.jpg) 引用图片 源代码WINAVR20100110+AVRStudio4.18ourdev_610434C8FD1C.rar(文件大小:104K)(原文件名:Balance.rar)原理图： atmega16最小系统版ourdev_610214M89OEI.pdf(文件大小:30K)(原文件名:M16迷你板电路图.pdf)
上位机，带波形、数据显示ourdev_610318TY8G24.rar(文件大小:48K)(原文件名:串口调试.rar) 车速未滤波之前波形(原文件名:车速未滤波之前波形.JPG)
车速10Hz低通滤波后波形(原文件名:车速10Hz低通滤波后波形.JPG) 视频在这里https://www.360docs.net/doc/4411954528.html,/v_show/id_XMjM1OTQ3NzU2.html 现在还不是很稳，我想有两个原因，一个是参数没调到最佳，调了好久，先这样吧。再有就是电源太烂了，电机是额定6V的可实际电压空载的时候才打到5伏多一点，在平衡的时候没测，肯定更低了。 陀螺仪ENC-03是直接接AD输入端的，因为按照datasheet上边的参考电路有过冲问题，这个问题有个帖子已经讨论过，很多人都是 围绕怎么补救这个问题，我来算一下为什么这样子，呵呵~如下： 高通滤波脉冲响应(原文件名:QQ截图未命名.jpg) 因为有这个问题，会给倾角数据造成影响，所以我就去掉了滤波，直接接到AD。这样1deg/s有0.67mv，10位AD参考电压是3.36V，最小才能测到3.28mv，小于4.8deg时就测不到了。本来担心这个问题，但试了下KALMAN滤波，真是强啊！角度很精确，就这么用了。 车体研究了好久，没有用钢化玻璃的设备，就一直没动工。有天去打水突然看到旁边有个大的三合板，呵呵，于是乎。。
液压平衡阀的工作原理
液压平衡阀的工作原理 标签:平衡阀动态流量平衡阀阀门系数水力平衡 平衡阀是一种特殊功能的阀门，它具有良好的流量特性，有阀门开启度指示，开度锁定装置及用于流量测定的测压小阀。利用专用智能仪表，输入阀门型号和开度值，根据测得的压差信号就可直接显示出流经该平衡阀的流量值，只要在各支路及用户入口装上适当规格的平衡阀，并用专用智能仪表进行一次性调试，就可使各用户的流量达到设定值。平衡阀是在水力工况下，起到动态、静态平衡调节的阀门。如：静态平衡阀，动态平衡阀。静态平衡阀亦称平衡阀、手动平衡阀、数字锁定平衡阀、双位调节阀等，它是通过改变阀芯与阀座的间隙（开度），来改变流经阀门的流动阻力以达到调节流量的目的，其作用对象是系统的阻力，能够将新的水量按照设计计算的比例平衡分配，各支路同时按比例增减，仍然满足当前气候需要下的部份负荷的流量需求，起到热平衡的作用。动态平衡阀分为动态流量平衡阀，动态压差平衡阀，自力式自身压差控制阀等.平衡阀属于调节阀范畴，它的工作原理是通过改变阀芯与阀座的间隙（即开度），改变流体流经阀门的流通阻力，达到调节流量的目的。平衡阀相当于一个局部阻力可以改变的节流元件，对不可压缩流体，由流量方程式可得。与其它阀门相比，平衡阀主要有以下特点： (1)直线型流量特性，即在阀门前后压差不变情况下，流量与开度大体上成线性关系； (2)有精确的开度指示； (3)有开度锁定装置，非管理人员不能随便改变开度；表连接，可方便地显示阀门前后的压差及流经阀门的流量。尽管平衡阀具有很多优点，但它在空调水系统的应用还存在不少问题。如果这些问题解决不好，平衡阀的特点并不能充分显现出来。平衡阀的作用是为了调节系统内，各个分配点的（如每一个楼座）的预定流量。每一座楼的入口处都安装平衡阀，可以使供暖系统的总流量得到合理分配。 平衡阀的原理是阀体内的反调节，当入口处压力加大时，自动减小通径，减少流量的变化，反之亦然。如果反接，这套调节系统就不起作用。而且起调节作用的阀片，是有方向性的，反向的压力甚至可以减少甚至封闭流量。既然安装平衡阀是为了更好的供暖，就不存在反装的问题。如果是反装，就是人为的错误，当然就会纠正。平衡阀属于调节阀范畴，它的工作原理是通过改变阀芯与阀座的间隙（即开度），改变流体流经阀门的流通阻力，达到调节流量的目的。平衡阀相当于一个局部阻力可以改变的节流元件，对不可压缩流体，由流量方程式可得。 Kv为平衡阀的阀门系数。它的定义是：当平衡阀前后差压为1bar（约1kgf/cm2）时，流经平衡阀的流量值（m3/h）。平衡阀全开时的阀门系数相当于普通阀门的流通能力。如