基于Mindstorms NXT的兩輪自平衡機器人的設(shè)計及實現(xiàn).pdf

1、兩輪自平衡機器人是眾多輪式移動機器人中結(jié)構(gòu)較為簡單的一種機器人，但它同時是一種非線性、多變量、強耦合、自然不穩(wěn)定的系統(tǒng)。正因為需要對其施加有效的控制手段才能使其保持自身的穩(wěn)定，兩輪自平衡機器人對控制理論提出了很大的挑戰(zhàn)，并使其自身成為檢驗各種控制算法的典型裝置。從20世紀80年代“平行兩輪機器人”這一概念誕生以來，兩輪自平衡機器人已經(jīng)受到了世界各國研究者的重視，成為了最具有挑戰(zhàn)性的課題之一。
　　本文所設(shè)計的兩輪自平衡機器人是由樂

2、高Mindstorms NXT藍牙機器人套件搭建而成，在NXT-G環(huán)境下對控制系統(tǒng)進行設(shè)計。由于兩輪自平衡機器人與傳統(tǒng)的倒立擺有著許多相同的特性，本文把兩輪自平衡機器人系統(tǒng)的模型簡化成兩輪倒立擺系統(tǒng)的模型，并利用拉格朗日動力學(xué)分析方法推導(dǎo)出系統(tǒng)的動力學(xué)方程組，建立了系統(tǒng)的動力學(xué)模型。然后將系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型在系統(tǒng)的平衡點附近進行線性化處理，從而得到系統(tǒng)的線性狀態(tài)空間方程，把原本非線性的復(fù)雜的系統(tǒng)變?yōu)榫€性的較為簡單的系統(tǒng)，為接下來的系統(tǒng)的策略