雙閉環(huán)控制方法在兩輪自平衡小車中的應(yīng)用研究.pdf

1、兩輪自平衡小車的結(jié)構(gòu)與倒立擺系統(tǒng)極為類似,都是復(fù)雜系統(tǒng)之一,其本質(zhì)具有不穩(wěn)定、多變量、非線性、強(qiáng)耦合等特點(diǎn),同時(shí)其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易于實(shí)現(xiàn),成本不高。倒立擺系統(tǒng)是許多現(xiàn)代控制理論研究人員一直視為的研究對(duì)象,他們不斷挖掘新的控制方法,并將其應(yīng)用于航天科技和機(jī)器人學(xué)等各種高科技領(lǐng)域。本文的目的是通過(guò)研究傳統(tǒng)的倒立擺系統(tǒng)來(lái)設(shè)計(jì)并控制兩輪自平衡小車。基于此目的,從研究倒立擺系統(tǒng)建模入手,分別采用牛頓-歐拉和基于SimMechannics工具箱的建模方

2、法成功建立倒立擺的數(shù)學(xué)模型和機(jī)構(gòu)模型,并提出了一種雙閉環(huán)控制策略,成功控制了倒立擺系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)對(duì)倒立擺系統(tǒng)的深入研究后,設(shè)計(jì)出了兩輪自平衡小車模型,并采用雙閉環(huán)策略成功控制了小車的站立。
　　具體內(nèi)容包括一下幾點(diǎn):第一,采用牛頓-歐拉法建立了直線一級(jí)倒立擺系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,并可采用基于SimMechannics工具箱的建模方法,本文以直線一級(jí)倒立擺為例,成功建立其機(jī)構(gòu)模型,并用LQR算法驗(yàn)證了此建模方法的有效性。第二,基于對(duì)PID算法