兩輪自平衡機(jī)器人中若干問題研究.pdf

1、本文針對(duì)兩輪自平衡機(jī)器人運(yùn)動(dòng)平衡控制中涉及的重心調(diào)節(jié)、傳感器濾波等問題進(jìn)行了分析和研究,取得了如下研究成果： 第一：重心可調(diào)節(jié)兩輪自平衡機(jī)器人的設(shè)計(jì)與研究。 本文設(shè)計(jì)了一款新型的兩輪自平衡機(jī)器人,該機(jī)器人借鑒當(dāng)今兩輪自平衡機(jī)器人設(shè)計(jì)中經(jīng)典思想,在此基礎(chǔ)上,提出了一種重心可調(diào)節(jié)的兩輪自平衡機(jī)器人的設(shè)計(jì)思路,并且針對(duì)重心可調(diào)節(jié)問題建立兩輪自平衡機(jī)器人的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真,得到兩輪自平衡機(jī)器人重心對(duì)平衡控制的影響規(guī)律,為今后此類

2、機(jī)器人的設(shè)計(jì)提供了參考。 第二：兩輪自平衡機(jī)器人中傳感器信號(hào)的濾波問題研究。 本文針對(duì)兩輪自平衡機(jī)器人中使用的姿態(tài)傳感器陀螺儀信號(hào)存在的多噪聲、零位誤差問題設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單低通濾波器和卡爾曼濾波器,對(duì)檢測(cè)到的傳感器信號(hào)進(jìn)行處理,并對(duì)不同的濾波器的濾波效果進(jìn)行了比較,結(jié)果表明卡爾曼濾波器在處理陀螺儀信號(hào)噪聲和零位誤差問題上具有很好的濾波作用和效果。 第三：兩輪自平衡機(jī)器人直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速問題研究。 本文設(shè)計(jì)了基于單

3、閉環(huán)的直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。對(duì)于兩輪自平衡機(jī)器人的平衡控制,一個(gè)很重要的問題就是對(duì)機(jī)器人的兩個(gè)直流電動(dòng)機(jī)的控制。直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)定、準(zhǔn)確與否對(duì)兩輪自平衡機(jī)器人的控制有很重要的影響。本文設(shè)計(jì)的單閉環(huán)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)能夠及時(shí)準(zhǔn)確地響應(yīng)控制信號(hào),與同樣性能的電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)相比具有硬件少,成本低的優(yōu)點(diǎn)。 本文的研究工作得到了國家自然科學(xué)基金的支持,相關(guān)的研究成果已經(jīng)獲得國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局頒發(fā)的專利證書,所寫論文被第七屆全球智能與控制大會(huì)正