基于滑模策略的兩輪機(jī)器人控制方法研究.pdf

1、兩輪機(jī)器人是一類(lèi)非完整系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)動(dòng)靈活的特點(diǎn)。此類(lèi)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)由于具有多變量、非線性、強(qiáng)耦合、時(shí)變、參數(shù)不確定性等特點(diǎn)，加上運(yùn)動(dòng)學(xué)方程中的非完整約束，使其成為驗(yàn)證各種控制算法的理想平臺(tái)。本文旨在探討兩輪機(jī)器人控制方法相關(guān)問(wèn)題，本文的主要工作如下：
　　 首先，建立了兩輪機(jī)器人物理系統(tǒng)。對(duì)機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)和對(duì)電氣系統(tǒng)的各相關(guān)模塊進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹；接著采用牛頓力學(xué)方法對(duì)機(jī)器人的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了分析，并對(duì)機(jī)器人模型在平衡點(diǎn)附近進(jìn)

2、行了線性化及解耦，進(jìn)而驗(yàn)證機(jī)器人的可控性和可觀性。
　　 其次，針對(duì)兩輪機(jī)器人的平衡控制問(wèn)題采用滑模策略設(shè)計(jì)了平衡控制器。在仿真實(shí)驗(yàn)中使用所設(shè)計(jì)的控制器，對(duì)滑?？刂破鞯男ЧM(jìn)行了研究，并對(duì)機(jī)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(jì)的滑模控制器具有良好的魯棒性能；針對(duì)兩輪機(jī)器人實(shí)際上為離散化系統(tǒng)這一特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了機(jī)器人離散滑?？刂破?，并采用改進(jìn)的趨近律重新設(shè)計(jì)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(duì)兩輪機(jī)器人的直線速度跟蹤和轉(zhuǎn)向速度跟蹤問(wèn)題進(jìn)了研究，采用滑模控制策略設(shè)計(jì)了速度跟蹤控制器。并進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，證明采用滑?？刂撇呗栽O(shè)計(jì)的控制器能夠有效的解決兩輪機(jī)器人速度跟蹤問(wèn)題。然后研究了兩輪機(jī)器人的軌跡跟蹤問(wèn)題，設(shè)計(jì)了反演滑?？刂破?，并進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，仿真結(jié)果表明了該控制器的有效性。
　　 最后，針對(duì)姿態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)中的傾角儀、陀螺儀、光電編碼器的工作特點(diǎn)設(shè)計(jì)了姿態(tài)的檢測(cè)方法，包括傾角儀與陀螺儀的比例系數(shù)