模糊滑模控制在兩輪自平衡機(jī)器人中的應(yīng)用研究.pdf

1、自平衡兩輪小車是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、運(yùn)動(dòng)靈活的輪式機(jī)器人，類似于一級(jí)倒立擺，可以實(shí)現(xiàn)零半徑轉(zhuǎn)向以及復(fù)雜路徑的跟蹤，鑒于以上自平衡兩輪小車的優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際的軍用領(lǐng)域與民用領(lǐng)域都有著廣泛的前景，同時(shí)自平衡兩輪機(jī)器人本身是一個(gè)非線性的，強(qiáng)耦合的并且具有多個(gè)變量的復(fù)雜系統(tǒng)，也給控制理論的應(yīng)用提出了更高的要求，成為了檢驗(yàn)各種控制理論和方法的理想平臺(tái)。本文以固高公司生產(chǎn)的GBOT1001自平衡兩輪機(jī)器人為研究對(duì)象，主要研究其運(yùn)動(dòng)控制問(wèn)題。
　

2、　首先，采用牛頓力學(xué)的定律建立了自平衡兩輪機(jī)器人非線性的數(shù)學(xué)模型，并且在平衡點(diǎn)附近進(jìn)行系統(tǒng)模型的線性化處理。對(duì)系統(tǒng)的能觀性、能控性以及穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，將系統(tǒng)解耦為平衡與前進(jìn)子系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向子系統(tǒng)。
　　其次分析了系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。通過(guò)對(duì)滑模變結(jié)構(gòu)控制理論基本原理、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的分析，在傳統(tǒng)趨近律變結(jié)構(gòu)控制的基礎(chǔ)上提出了模糊滑模變結(jié)構(gòu)控制，仿真結(jié)果表明經(jīng)過(guò)改進(jìn)的滑模變結(jié)構(gòu)控制明顯的削弱了系統(tǒng)的抖振。
　　最后，將模糊滑模控制器應(yīng)