球-車系統(tǒng)滑模變結(jié)構(gòu)運動控制研究.pdf

1、隨著自平衡式兩輪電動車的問世，對倒立擺系統(tǒng)、球-車系統(tǒng)等非線性自不穩(wěn)定系統(tǒng)的研究越來越引起人們的重視。球，車系統(tǒng)是一個復(fù)雜的、不穩(wěn)定的、非線性系統(tǒng)，對球-車系統(tǒng)問題的研究是非線性系統(tǒng)平衡控制的經(jīng)典問題，能夠有效的反映控制理論中的非線性問題、魯棒性問題、鎮(zhèn)定問題、隨動問題以及跟蹤問題等。通過對球-車系統(tǒng)控制的實現(xiàn)，還可以檢驗新的控制理論與方法是否具有處理非線性和不穩(wěn)定性問題的能力。
　　本文基于拉格朗日方程和牛頓力學(xué)分別建立了球-車

2、系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并將所得模型與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)同一階直線倒立擺系統(tǒng)進行類比，得到二者同為非線性自不穩(wěn)定系統(tǒng)的結(jié)論。對于所建立的數(shù)學(xué)模型，采用必要條件法進行了模型驗證，證明了模型的正確性。基于現(xiàn)代控制理論，檢驗了系統(tǒng)的能控性與能觀測性。
　　為實現(xiàn)對球-車系統(tǒng)的穩(wěn)定控制，設(shè)計了球，車系統(tǒng)雙閉環(huán)PID控制器并通過仿真實驗檢驗了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和魯棒性。但是，球，車系統(tǒng)雙閉環(huán)PID控制的快速性不夠理想;基于滑模變結(jié)構(gòu)控制的特性及優(yōu)點，設(shè)計了球-