基于變結(jié)構控制的兩輪自平衡小車系統(tǒng)設計與實現(xiàn).pdf

1、近年來，對非完整移動機器人的理論和應用研究日益受到國內(nèi)外控制界的重視。廣義的說任何帶有輪式移動驅(qū)動機構的機械裝置如卡車等都屬于這類機器人范疇，因而它具有廣泛的應用背景。另一方面，此類動力學系統(tǒng)由于具有多變量、非線性、強耦合、時變、參數(shù)不確定性等特性，加上運動學方程中的非完整約束，使傳統(tǒng)控制理論遇到極大困難。因此研究非完整輪式移動機器人具有十分重要的意義。兩輪自平衡小車作為一種本質(zhì)不穩(wěn)定的輪式移動機器人更是受到各國研究者的關注。

2、基于以研究性實驗室建設為目的的項目開展和實驗室工作的規(guī)劃，兩輪自平衡小車系統(tǒng)顯然是一個較完善的控制理論和控制技術研究的試驗平臺。本文首先介紹了國內(nèi)外兩輪自平衡小車的發(fā)展現(xiàn)狀，基于此現(xiàn)狀提出了我們的兩輪自平衡小車的軟硬件設計方案，并完成了硬件平臺的子系統(tǒng)實驗。其次對兩輪自平衡小車系統(tǒng)進行了運動學和動力學建模，給出了系統(tǒng)在三種不同狀態(tài)下的數(shù)學模型。然后基于此模型進行了系統(tǒng)能控能觀性和穩(wěn)定性分析，并依此運用變結(jié)構控制理論之最終滑動模態(tài)控制方法