基于滑模策略的兩輪機器人控制方法研究.pdf

1、兩輪機器人是一類非完整系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)簡單、運動靈活的特點。此類動力學(xué)系統(tǒng)由于具有多變量、非線性、強耦合、時變、參數(shù)不確定性等特點，加上運動學(xué)方程中的非完整約束，使其成為驗證各種控制算法的理想平臺。本文旨在探討兩輪機器人控制方法相關(guān)問題，本文的主要工作如下：
　　 首先，建立了兩輪機器人物理系統(tǒng)。對機器人的整體結(jié)構(gòu)和對電氣系統(tǒng)的各相關(guān)模塊進(jìn)行了簡單介紹；接著采用牛頓力學(xué)方法對機器人的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了分析，并對機器人模型在平衡點附近進(jìn)

2、行了線性化及解耦，進(jìn)而驗證機器人的可控性和可觀性。
　　 其次，針對兩輪機器人的平衡控制問題采用滑模策略設(shè)計了平衡控制器。在仿真實驗中使用所設(shè)計的控制器，對滑?？刂破鞯男ЧM(jìn)行了研究，并對機器人在模型參數(shù)變化情況下的控制效果進(jìn)行了研究，仿真結(jié)果表明所設(shè)計的滑?？刂破骶哂辛己玫聂敯粜阅?；針對兩輪機器人實際上為離散化系統(tǒng)這一特點，設(shè)計了機器人離散滑?？刂破?，并采用改進(jìn)的趨近律重新設(shè)計了控制器，仿真結(jié)果表明系統(tǒng)抖振得到明顯抑制。

3、>　　 再次，針對兩輪機器人的直線速度跟蹤和轉(zhuǎn)向速度跟蹤問題進(jìn)了研究，采用滑?？刂撇呗栽O(shè)計了速度跟蹤控制器。并進(jìn)行了仿真實驗的驗證，證明采用滑?？刂撇呗栽O(shè)計的控制器能夠有效的解決兩輪機器人速度跟蹤問題。然后研究了兩輪機器人的軌跡跟蹤問題，設(shè)計了反演滑模控制器，并進(jìn)行了仿真實驗，仿真結(jié)果表明了該控制器的有效性。
　　 最后，針對姿態(tài)檢測系統(tǒng)中的傾角儀、陀螺儀、光電編碼器的工作特點設(shè)計了姿態(tài)的檢測方法，包括傾角儀與陀螺儀的比例系數(shù)