兩輪自平衡機器人控制系統(tǒng)研究與設(shè)計.pdf

1、兩輪自平衡機器人是一種結(jié)構(gòu)簡單的輪式移動機器人，類似于倒立擺，由車身與兩個獨立驅(qū)動的車輪組成。它具有體積小、運行靈活等特點，可以實現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向及一些復雜路徑的跟蹤運行。鑒于兩輪自平衡機器人具有以上的優(yōu)點，所以在軍用和民用領(lǐng)域都有廣泛的應用前景。自平衡機器人已經(jīng)成為移動機器人研究上的一個新熱點。
　　本文在介紹分析了國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，利用牛頓力學定律建立了兩輪自平衡機器人的非線性數(shù)學模型。對自平衡機器人的運行軌跡進行了運動學分析

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