兩輪自平衡車的變結構控制與參數(shù)整定方法研究.pdf

1、兩輪自平衡車是典型的非線性、欠驅動系統(tǒng),對自平衡車的有效控制一直是個難題。研究自平衡車的控制很有理論和現(xiàn)實意義,研究成果也可以應用于其他欠驅動系統(tǒng)的控制。論文以自平衡車為研究對象,深入研究了滑模變結構控制方法并進行創(chuàng)新,探索新的控制策略,設計了新型滑模變結構控制器。
　　論文的研究重點是對自平衡車的平衡控制。論文結合滑模變結構方法設計自平衡車的控制器,并從邊界層和高階滑模變結構兩個方面進行創(chuàng)新,分別設計了分層滑模變結構控制器和自適

2、應高階滑模變結構控制器,并做了充分的仿真實驗進行驗證。設計分層滑模變結構和高階滑模變結構控制器的初衷都是為了降低系統(tǒng)抖振,同時兼顧提高控制器的暫態(tài)特性,論文也確實取得了相應效果。為了克服選取控制器參數(shù)的主觀性和隨意性,論文結合智能粒子群算法設計了控制器參數(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,并且可以保證達到最好的控制效果。論文的主要工作和創(chuàng)新點如下:
　　(1)論文采用拉格朗日方程法建立自平衡車數(shù)

3、學模型,避免了復雜的力學分析過程,同時采用廣義坐標,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?設計總的控制律同時保證位移和角度兩個子滑模面漸進穩(wěn)定,并進行了理論證明和仿真驗證。利用冪次函數(shù)的非線性,抑制了分層滑模變結構的抖振現(xiàn)象。
　　(3)為更好地解決抖振問題,論文從滑模變結構方法產(chǎn)生固有抖振的原因進行分析,探索了新的控制策略。二階自適應滑模變結構控制將非連續(xù)量u作為