兩輪移動(dòng)機(jī)器人平衡控制系統(tǒng)的研發(fā).pdf

1、兩輪移動(dòng)機(jī)器人是輪式機(jī)器人的一個(gè)分支。由于其體積小,運(yùn)動(dòng)靈活等優(yōu)點(diǎn),在多個(gè)領(lǐng)域有重要的用途；同時(shí)由于它具有非線性,多變量耦合,欠驅(qū)動(dòng)等特點(diǎn),因而成為各種高級(jí)控制算法的理想驗(yàn)證平臺(tái),對(duì)它的研究有著重要的學(xué)術(shù)價(jià)值。
　　 本文旨在設(shè)計(jì)開發(fā)完整的兩輪移動(dòng)機(jī)器人的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),為兩輪移動(dòng)機(jī)器人的應(yīng)用和研究提供實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。本文主要的工作內(nèi)容包含如下:
　　 (1)對(duì)兩輪移動(dòng)機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析,為總體設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。

2、　　 (2)在硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)中基于快速原型思想,以DSP芯片為控制核心,設(shè)計(jì)完成了控制電路和直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。本文設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)接口豐富,擴(kuò)展性強(qiáng),同時(shí)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(jì)中采用了卡爾曼濾波原理和LQR控制原理,實(shí)現(xiàn)了傳感器噪聲信號(hào)的過濾和對(duì)機(jī)器人平衡運(yùn)動(dòng)的控制。
　　 (4)針對(duì)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(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)對(duì)硬件的控制和控制算法設(shè)計(jì),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(dòng)生成C代碼,提高了設(shè)計(jì)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(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)上完成直流