兩輪自平衡小車平衡控制系統(tǒng)的品質研究.pdf

1、兩輪自平衡小車的結構類似于倒立擺，具有本質不穩(wěn)定、多變量、非線性、強耦合等特點，屬于復雜系統(tǒng)的一種，同時結構簡單，易于實現(xiàn)，且成本不高，因此是檢驗各種控制算法的理想平臺。本文目的是研究如何通過線性化設計方法來實現(xiàn)對兩輪小車非線性系統(tǒng)的控制，而且是大范圍的角度可控。基于此目的，從改進線性化模型入手，分別采用極點配置法和線性二次型最優(yōu)控制，研究極點分布和最優(yōu)控制器的Q、R的改變對小車非線性控制系統(tǒng)的品質的影響，從而為實現(xiàn)兩輪小車大范圍鎮(zhèn)定控

2、制的線性控制器設計提供參考和評判依據(jù)。
　　 具體內容有以下幾點：第一，根據(jù)動力學分析，以直流電機的控制電壓為輸入量，對兩輪自平衡小車進行建模，得到小車的非線性原始模型；第二，選用泰勒級數(shù)和反饋線性化兩種方法對模型線性化，并將線性化后的模型和原始模型對比，得出反饋線性化模型在更大角度范圍內接近于原始模型；第三，用極點配置法對小車進行平衡點穩(wěn)定控制，分析不同極點對應系統(tǒng)的角度、控制電壓輸出響應，得到極點分布的改變對系統(tǒng)暫態(tài)性能、穩(wěn)