兩輪平衡小車變結構控制器離散化研究與硬件結構改進.pdf

1、兩輪自平衡小車是一個典型的復雜系統(tǒng),但其本身又不是非常復雜。其動力學系統(tǒng)具有多變量、非線性、強耦合、參數(shù)不確定等特性,其運動環(huán)境、控制任務復雜,在完成平衡控制的同時,還要完成路徑規(guī)劃、路徑跟蹤等任務。因此,兩輪自平衡小車是學習和研究各種控制方法的理想實驗平臺。變結構控制在滑動模態(tài)時具有魯棒性強的特點,應用于復雜的兩輪自平衡小車系統(tǒng)控制將有很大優(yōu)勢,但相關研究較少。本文著重設計了兩輪自平衡小車系統(tǒng)的連續(xù)和離散時間系統(tǒng)變結構控制器,并著重討

2、論了采樣周期對控制效果的影響,為實現(xiàn)計算機控制提供參考。
　　 具體工作主要有如下幾點:第一,通過分析和借鑒國內(nèi)外兩輪自平衡小車的結構組成,參與設計了兩輪自平衡小車控制系統(tǒng)的硬件及軟件,并對自平衡小車的機械結構和硬件提出了改進建議,以發(fā)揮小車作為控制理論驗證平臺的潛力。第二,基于線性二次型最優(yōu)控制設計了變結構控制的切換函數(shù),并據(jù)此為兩輪自平衡小車設計了連續(xù)和離散時間系統(tǒng)的變結構控制器。第三,為了抑制抖振,在連續(xù)變結構控制中采用了