基于魯棒H∞控制器的自平衡機(jī)器人設(shè)計(jì).pdf

1、自平衡機(jī)器人是一個(gè)典型的非線性、強(qiáng)耦合的被控對象，對其控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析，可以拓展到如飛行器、機(jī)器人等相關(guān)的非線性控制領(lǐng)域，故有著極為巨大的研究價(jià)值。
　　 本文從自平衡機(jī)器人的控制器性能角度出發(fā)，首先對其整體硬件系統(tǒng)進(jìn)行了選擇與分析，其中包括了以DSP2812為核心的主控系統(tǒng)，基于數(shù)據(jù)融合方法的陀螺儀與角加速度計(jì)的姿態(tài)測量系統(tǒng)，電機(jī)伺服控制系統(tǒng)，以及電源模塊。而后通過建立非線性數(shù)學(xué)模型的方法，進(jìn)而確定自平衡機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)特性。

2、其中，使用拉格朗日方法分別建立了兩種等價(jià)的，分別適用于非線性仿真與控制器設(shè)計(jì)的兩種非線性模型，并對其線性化方法進(jìn)行了一個(gè)有益的探討，最終結(jié)合仿真結(jié)果進(jìn)行說明。在其控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，使用了基于模型的開發(fā)方法，即控制系統(tǒng)中的基于(Ⅴ)模式的開發(fā)方法，使理論與實(shí)際達(dá)到完美的統(tǒng)一。
　　 自平衡機(jī)器人的品質(zhì)特性至關(guān)重要，但由于自平衡機(jī)器人本身沒有固定的結(jié)構(gòu)形式，故對于不同結(jié)構(gòu)類型的機(jī)器人而言其姿態(tài)感知系統(tǒng)，以及伺服控制系統(tǒng)各不相同。如:

3、對許多小型的自平衡機(jī)器人而言，由于其自身質(zhì)量小，質(zhì)心低，故可以省去數(shù)據(jù)融合算法以及伺服控制部分。但對于本自平衡機(jī)器人而言，姿態(tài)感知融合部分，以及伺服控制部分是不可或缺的。因此，在此自平衡機(jī)器人系統(tǒng)中，加入了Kalman傳感器數(shù)據(jù)融合算法，以及基于電機(jī)安全性考慮的雙電機(jī)同步控制研究，最終通過仿真與實(shí)物驗(yàn)證加以說明。
　　 自平衡機(jī)器人屬于動(dòng)平衡系統(tǒng)，其本質(zhì)也是一個(gè)自然不穩(wěn)定系統(tǒng)，故對其魯棒性進(jìn)行分析有著極為重要的價(jià)值。在自平衡機(jī)器