兩輪移動機器人平衡控制系統(tǒng)的研發(fā).pdf

1、兩輪移動機器人是輪式機器人的一個分支。由于其體積小,運動靈活等優(yōu)點,在多個領(lǐng)域有重要的用途；同時由于它具有非線性,多變量耦合,欠驅(qū)動等特點,因而成為各種高級控制算法的理想驗證平臺,對它的研究有著重要的學(xué)術(shù)價值。
　　 本文旨在設(shè)計開發(fā)完整的兩輪移動機器人的實驗平臺,為兩輪移動機器人的應(yīng)用和研究提供實驗系統(tǒng)。本文主要的工作內(nèi)容包含如下:
　　 (1)對兩輪移動機器人進行運動學(xué)和動力學(xué)分析,為總體設(shè)計提供了理論依據(jù)。

2、　　 (2)在硬件系統(tǒng)設(shè)計中基于快速原型思想,以DSP芯片為控制核心,設(shè)計完成了控制電路和直流電機驅(qū)動電路。本文設(shè)計的硬件系統(tǒng)接口豐富,擴展性強,同時支持MATLAB／Simulink環(huán)境下的快速開發(fā)調(diào)試。
　　 (3)在軟件系統(tǒng)設(shè)計中采用了卡爾曼濾波原理和LQR控制原理,實現(xiàn)了傳感器噪聲信號的過濾和對機器人平衡運動的控制。
　　 (4)針對目前DSP的算法開發(fā)主要依賴手工編寫C代碼,不但工作量大,而且程序的下載依賴于

3、專門的昂貴的仿真器的問題,本文提出并實現(xiàn)了基于MATLAB／Simulink環(huán)境的DSP算法開發(fā),并利用串口通信實現(xiàn)程序下載的綜合方案。該方案能很好地利用MATIAB現(xiàn)有的功能模塊,通過圖形化編程實現(xiàn)對硬件的控制和控制算法設(shè)計,大大降低了DSP的算法開發(fā)難度,利用RTW技術(shù),可將算法模型自動生成C代碼,提高了設(shè)計開發(fā)的效率。利用串口通信下載調(diào)試程序,方便有效,節(jié)約了系統(tǒng)開發(fā)的成本。
　　 (5)最后在兩輪移動機器人系統(tǒng)上完成直流