兩輪自平衡機(jī)器人控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì).pdf

1、兩輪自平衡機(jī)器人是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的輪式移動(dòng)機(jī)器人，類似于倒立擺，由車身與兩個(gè)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的車輪組成。它具有體積小、運(yùn)行靈活等特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向及一些復(fù)雜路徑的跟蹤運(yùn)行。鑒于兩輪自平衡機(jī)器人具有以上的優(yōu)點(diǎn)，所以在軍用和民用領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景。自平衡機(jī)器人已經(jīng)成為移動(dòng)機(jī)器人研究上的一個(gè)新熱點(diǎn)。
　　本文在介紹分析了國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，利用牛頓力學(xué)定律建立了兩輪自平衡機(jī)器人的非線性數(shù)學(xué)模型。對(duì)自平衡機(jī)器人的運(yùn)行軌跡進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析

2、，對(duì)機(jī)器人運(yùn)行時(shí)的參數(shù)耦合關(guān)系進(jìn)行了分析。在此基礎(chǔ)上確定了自平衡機(jī)器人的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并對(duì)系統(tǒng)的非線性模型進(jìn)行了線性化。利用極點(diǎn)配置方法分別設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的線速度控制器和角速度控制器，并利用MTLAB進(jìn)行了仿真分析。
　　滑模變結(jié)構(gòu)控制方法具有魯棒性好的優(yōu)點(diǎn)，很適合用于自平衡機(jī)器人的控制。因此，本文重點(diǎn)研究了利用變結(jié)構(gòu)控制方法設(shè)計(jì)自平衡機(jī)器人的平衡線速度控制器。分別利用極點(diǎn)配置和二次型最優(yōu)控制方法設(shè)計(jì)了滑?？刂破鳎褂肕ATLAB對(duì)機(jī)