Abstract
本論文欲建構一車輪倒單擺系統（Wheel pendulum system）之個人載具，以輪內式直流無刷馬達提供平衡力矩作為前進之動力。考慮到在三維空間中的動態，模型的建構上以兩連桿、一車輪所組成，其中第一連桿在車輪輪軸上有一旋轉自由度；第二連桿與第一連桿之間有一旋轉自由度，增加了側向的自由度。實作上已成功的將獨輪車建立起來，並且能夠利用騎乘者腳踏的力量做到轉彎的動作；在模型中為模擬腳踏的力量，將以一馬達置於第二連桿上，並透過繩子、彈簧將馬達力傳遞至車輪。 在平衡系統中，由於馬達將頻繁地在正反電流區間做切換，在正、反轉加速與減速回充四個象限中，將引用[10]所提出的一套平滑且有效率的操作切換準則，將煞車電能回收並提供平滑的正反向力矩控制。同時為了提高感測器的頻寬，將陀螺儀（Gyroscope）與傾斜計（Tilt sensor）以訊號處理的方式，合成一虛擬絕對角度感測器[11]。 目前已建構出基本的獨輪車，且能透過使用者的操控，在三維空間中平衡。在理論模型推導上，已有穩定的控制策略維持獨輪車的平衡，且能夠在行進時做到轉彎的動作。