免费发布信息
当前位置: 首页 » 新闻资讯 » 家居 » 正文

自行车平衡原理自行车是怎么平衡的,老外做过一个非常好的

放大字体  缩小字体 DESTOON B2B网站管理系统     发布日期:2022-07-14  来源:网络整理  作者:佚名  浏览次数:98
核心提示:自行车是怎么平衡的,老外做过一个非常好的视频:另外还有老外做了一个没有陀螺仪效应的自行车,该自行车也可以稳定平衡:我们先记住这一点:维持自行车平衡,需要通过一种合适的算法控制把手角度才能使自行车稳定平衡。或许有人会奇怪,有些自行车只要推起来就可以自己平衡,如下面视频:平衡自行车完整的代码托管在

今天给大家带来的是博主老妮制作的一款迷你平衡车项目。虽然是 4 年前的老项目,但我相信我们仍然可以从中学到新的东西。

▼演示效果

快点快点别停下来好爽_山地车自行车 变速器调试_自行车怎么调试快点

快点快点别停下来好爽_自行车怎么调试快点_山地车自行车 变速器调试

自行车怎么调试快点_山地车自行车 变速器调试_快点快点别停下来好爽

自行车平衡DIY分为3部分:

第 1 部分:自行车平衡原理

自行车是如何平衡的,老外做了一个很不错的视频:

自行车如何保持平衡?

这个视频很好地证明了常见的“角动量守恒”是错误的,并且正确地说明了自行车平衡原理与转向有关,但没有具体说明平衡与转向之间的关系。

让我们首先讨论为什么“角动量守恒”这个最常见的猜测是错误的,并简要讨论转向如何平衡自行车。

1、角动量守恒

角动量守恒是指轮子在运行的时候是在转动的,轮子就像一个陀螺。角动量守恒使自行车不会摔倒。

我小时候也有过这样的疑问,如果把自行车的轮子固定好推下坡自行车怎么调试快点,自行车能直行吗?

有可能吗?一个老外的视频做了这个测试:

自行车怎么调试快点_快点快点别停下来好爽_山地车自行车 变速器调试

修好后会掉下来。可见,车轮的陀螺效应并不是保持自行车不跌倒的原因。另外,老外做了一辆没有陀螺效应的自行车,也能稳定平衡:

山地车自行车 变速器调试_自行车怎么调试快点_快点快点别停下来好爽

以上足以说明,陀螺效应并不是保持自行车平衡的根本原因。

2、转弯时的“离心力”是自行车平衡的根本原因

那么保持自行车平衡有什么意义呢?

自行车可以看成是一个倒立摆(左右方向不稳定),这个倒立摆在重力作用下是一个不稳定的系统,需要额外的恢复力来保持平衡,恢复力提供自行车转弯时的“离心力”。

离心力是速度和手柄转向角的函数。在固定车速下,可以认为手柄转向角的控制就是回复力的控制。

让我们首先记住这一点:要保持自行车的平衡,需要一个合适的算法来控制车把的角度,以稳定自行车的平衡。

机械自平衡

有些人可能会惊讶,有些自行车只要推起来就能保持平衡,如下视频所示:

快点快点别停下来好爽_自行车怎么调试快点_山地车自行车 变速器调试

我还买了一辆像下面这样的遥控摩托车,想研究一下:

自行车怎么调试快点_山地车自行车 变速器调试_快点快点别停下来好爽

拆开后发现里面没有精确的转向控制结构,好像在行驶的时候根本没有转向控制,就像上面的自行车一样,可以自行平衡。

这到底是怎么回事?其实这就是结构设计师的强项。所设计的机械结构具有自身的恢复功能。机械结构使转向根据车身的倾斜度变化。这种变化的幅度刚好足以让自行车保持稳定和平衡。

如果我们改变车身结构,可能会破坏原有的参数,使自行车无法稳定平衡。比如把重物绑在前轮上:

自行车怎么调试快点_快点快点别停下来好爽_山地车自行车 变速器调试

老外的视频中,分析了影响车身倾斜转向的三个因素:

以上就是所谓的“机械自平衡”。平衡的根本原因是转向,而巧妙的机械设计,让前轮的转向特性刚好能保持平衡。

自行车怎么调试快点_快点快点别停下来好爽_山地车自行车 变速器调试

手动自平衡

手动自平衡意味着我们手动控制它来平衡它。

既然分析了平衡的原理,我们还需要制作一辆平衡车。我们需要仔细研究这部分。我们将在后面的理论章节中重点介绍控制方法。

第 2 部分:平衡自行车 - 理论部分

一、模型分析1、倒立摆

显然我们知道自行车在左右方向上是不稳定的,这是一种很常见的物理模型——倒立摆。

自行车怎么调试快点_山地车自行车 变速器调试_快点快点别停下来好爽

顾名思义,倒立摆就是倒立的摆,比如倒立的杆子,

自行车怎么调试快点_快点快点别停下来好爽_山地车自行车 变速器调试

倒立摆的特点:不稳定,只要偏离平衡位置,就会有一个力(重力的分量)使系统偏离平衡位置,使偏差变大和更大。

一般情况下,倒立杆可能会在前、后、左、右三个方向倒下,在二维平面上是不稳定的;自行车可能只能左右倒下,但它是一维倒立摆,比较简单。

以下是一些生活中常见的倒立摆例子:

自行车怎么调试快点_山地车自行车 变速器调试_快点快点别停下来好爽

山地车自行车 变速器调试_快点快点别停下来好爽_自行车怎么调试快点

快点快点别停下来好爽_自行车怎么调试快点_山地车自行车 变速器调试

2、自行车平衡控制

自行车属于倒立摆模型。倒立摆不稳定,如何控制倒立摆平衡?

让我们分解一下:

2.1 什么样的状态叫做平衡

我们想以数学方式描述“平衡”。所谓平衡,其实就是倒立摆的倾角稳定在一个理想值。

自行车怎么调试快点_快点快点别停下来好爽_山地车自行车 变速器调试

通常我们希望在 θ=0 处进行平衡。

2.2 我们能控制什么

对于倒立摆模型,通常我们能控制的是底端的力或速度或位置,不同的控制方式对应不同的控制量。

对于自行车来说,它的控制不是像通常的倒立摆那样由底部直接控制,而是通过转向间接控制,当自行车以固定速度前进时,自行车车把转向一定角度(设置为α ),自行车会做相应半径的圆周运动,产生相应量的“离心力”。

 
关键词: 自行车 倒立摆
 
 

 
按分类浏览
云南 (26585) 昆明 (24216) 州市 (27525) 国内 (25966)
国际 (24812) 财经 (24658) 房产 (25487) 科技 (24368)
军事 (24263) 娱乐 (24732) 体育 (24521) 汽车 (24098)
生活 (24236) 农业 (24280) 健康 (23706) 时尚 (24094)
家居 (23905) 旅游 (24337) 女人 (24154) 美食 (24081)
消费 (24322) 社会 (23703) 文化 (24550) 教育 (24275)
公益 (23899)
 
推荐图文
推荐新闻资讯
点击排行