兩輪自平衡倒立擺式機器人系統(tǒng)設(shè)計與控制.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、兩輪自平衡倒立擺式機器人是一個本質(zhì)不穩(wěn)定系統(tǒng),由于其自身的特性,可以用來研究各種控制算法。它具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、能量利用率高等特點,并且在很多領(lǐng)域代替人類從事著危險、復(fù)雜的勞動,發(fā)揮著重要的作用。近些年來,由于其具有廣闊的應(yīng)用前景,已經(jīng)成為機器人研究領(lǐng)域的一個重要分支。本文設(shè)計了一個基于BeagleBone Black開發(fā)板的兩輪自平衡倒立擺式機器人。
  機器人使用集成了加速度計和陀螺儀的姿態(tài)檢測模塊MPU6050檢測角度和角

2、速度,超聲波模塊HC-SR04測量機器人與障礙物之間的距離,光電編碼器測量車輪的轉(zhuǎn)速;BeagleBone Black開發(fā)板通過卡爾曼濾波將得到的角度和角速度進行數(shù)據(jù)融合,得到比較準確的角度,同時對測得的所有數(shù)據(jù)進行處理得到PWM值,通過電機驅(qū)動模塊TB6612驅(qū)動電機,實現(xiàn)機器人的平衡以及避障功能。
  本文又根據(jù)經(jīng)典的牛頓力學對系統(tǒng)建立動態(tài)數(shù)學模型,根據(jù)建立的模型設(shè)計雙閉環(huán)PID控制器,并對設(shè)計的控制器進行仿真實驗,為實物調(diào)試

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