兩輪自平衡車的變結(jié)構(gòu)控制與參數(shù)整定方法研究.pdf

1、兩輪自平衡車是典型的非線性、欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),對(duì)自平衡車的有效控制一直是個(gè)難題。研究自平衡車的控制很有理論和現(xiàn)實(shí)意義,研究成果也可以應(yīng)用于其他欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制。論文以自平衡車為研究對(duì)象,深入研究了滑模變結(jié)構(gòu)控制方法并進(jìn)行創(chuàng)新,探索新的控制策略,設(shè)計(jì)了新型滑模變結(jié)構(gòu)控制器。
　　論文的研究重點(diǎn)是對(duì)自平衡車的平衡控制。論文結(jié)合滑模變結(jié)構(gòu)方法設(shè)計(jì)自平衡車的控制器,并從邊界層和高階滑模變結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面進(jìn)行創(chuàng)新,分別設(shè)計(jì)了分層滑模變結(jié)構(gòu)控制器和自適

2、應(yīng)高階滑模變結(jié)構(gòu)控制器,并做了充分的仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。設(shè)計(jì)分層滑模變結(jié)構(gòu)和高階滑模變結(jié)構(gòu)控制器的初衷都是為了降低系統(tǒng)抖振,同時(shí)兼顧提高控制器的暫態(tài)特性,論文也確實(shí)取得了相應(yīng)效果。為了克服選取控制器參數(shù)的主觀性和隨意性,論文結(jié)合智能粒子群算法設(shè)計(jì)了控制器參數(shù)整定方法。利用人工智能方法選取控制器的參數(shù),避免了繁瑣的參數(shù)調(diào)試過程,并且可以保證達(dá)到最好的控制效果。論文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　(1)論文采用拉格朗日方程法建立自平衡車數(shù)

3、學(xué)模型,避免了復(fù)雜的力學(xué)分析過程,同時(shí)采用廣義坐標(biāo),可降低系統(tǒng)方程求解難度。
　　(2)論文為解決兩輪自平衡車的耦合控制問題,引入了分層滑?？刂品椒?設(shè)計(jì)總的控制律同時(shí)保證位移和角度兩個(gè)子滑模面漸進(jìn)穩(wěn)定,并進(jìn)行了理論證明和仿真驗(yàn)證。利用冪次函數(shù)的非線性,抑制了分層滑模變結(jié)構(gòu)的抖振現(xiàn)象。
　　(3)為更好地解決抖振問題,論文從滑模變結(jié)構(gòu)方法產(chǎn)生固有抖振的原因進(jìn)行分析,探索了新的控制策略。二階自適應(yīng)滑模變結(jié)構(gòu)控制將非連續(xù)量u作為