兩輪移動(dòng)式倒立擺機(jī)器人的研究.pdf

1、本文應(yīng)用動(dòng)力學(xué)理論對(duì)兩輪式倒立擺機(jī)器人進(jìn)行系統(tǒng)分析和數(shù)學(xué)建模，并基于狀態(tài)反饋對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了基于DSP的軟件控制，使系統(tǒng)在各種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下保持平衡。實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的自平衡、運(yùn)動(dòng)控制以及目標(biāo)跟蹤。 硬件上實(shí)現(xiàn)了以TMS320LF2407A為核心的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了傳感器信號(hào)采集與處理，電機(jī)驅(qū)動(dòng)，軟件算法。建立了無線的測試與控制平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸與命令傳輸。 在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)之上，本文總共用三種方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)學(xué)

2、分析，并得出一致的狀態(tài)空間方程，從而保證了結(jié)果的準(zhǔn)確性。分析過程中發(fā)現(xiàn)，采用拉格朗日方程法和能量法比采用牛頓力學(xué)分析方法更清晰，簡潔。 在對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)空間方程進(jìn)行分析之后發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)可以分解成兩個(gè)互不相關(guān)的子系統(tǒng)，分別描述系統(tǒng)的兩組狀態(tài)。根據(jù)這兩個(gè)獨(dú)立的狀態(tài)空間方程設(shè)計(jì)了兩個(gè)控制器，其中一個(gè)控制車體保持垂直狀態(tài)和行駛速度，另一個(gè)控制小車在地面的旋轉(zhuǎn)速度。 小車的運(yùn)動(dòng)控制可以轉(zhuǎn)化為對(duì)小車的行駛速度v，和旋轉(zhuǎn)速度ω的控制，基于該