單軌車輛自平衡控制研究.pdf

1、單軌車輛是指類似于自行車這樣的車輪縱向排列的一類交通工具。單軌車輛由于其特殊的機(jī)械結(jié)構(gòu)，在靜態(tài)狀態(tài)下側(cè)向不能穩(wěn)定平衡，若要其穩(wěn)定移動(dòng)必須施加平衡控制。另外，單軌車輛是典型的多變量、不穩(wěn)定、非線性的欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可以用來(lái)驗(yàn)證各種控制算法。所以對(duì)于單軌車輛的研究具有實(shí)際意義。
　　本文針對(duì)單軌車輛的自平衡控制問(wèn)題進(jìn)行了研究，主要的研究?jī)?nèi)容如下：
　　首先，介紹了單軌車輛的研究現(xiàn)狀和主要研究方法，如關(guān)于單軌車輛的近幾十年的國(guó)內(nèi)外研究

2、現(xiàn)狀，分析并總結(jié)了單軌車輛現(xiàn)有的研究成果和各種控制方法，也對(duì)本文設(shè)計(jì)控制器的理論背景做了簡(jiǎn)單介紹。
　　其次，針對(duì)單軌車輛控制系統(tǒng)，介紹了單軌車輛如何保持其機(jī)械穩(wěn)定，以及一些對(duì)其穩(wěn)定性具有重要影響力的因素：例如單軌車輛舵尾角度，單軌車輛舵尾長(zhǎng)度，單軌車輛前叉陀螺效應(yīng)，單軌車輛前后輪與地面之間的摩擦力等。列舉了兩個(gè)現(xiàn)階段運(yùn)用得較為廣泛的控制方法。借鑒上述的單軌車輛建模，論文建立了研究的單軌車輛動(dòng)力學(xué)模型。
　　然后，依據(jù)論文的

3、單軌車輛動(dòng)力學(xué)模型，設(shè)計(jì)了一種滑?？刂破鳌Ｔ趪?guó)內(nèi)外的相關(guān)文獻(xiàn)中，滑模控制理論被廣泛地應(yīng)用在單軌車輛的控制中。在滑模控制中，控制器能克服系統(tǒng)的不確定性，并對(duì)干擾和未建模動(dòng)態(tài)具有很強(qiáng)的魯棒性，尤其對(duì)非線性系統(tǒng)的控制具有良好的控制效果。最后通過(guò)MATLAB仿真展示了滑?？刂破鞯目刂菩Ч?。
　　最后，論文設(shè)計(jì)了有限時(shí)間控制器來(lái)控制單軌車輛的平衡。由于滑模控制的主要缺點(diǎn)也是其最致命的缺點(diǎn)，就是在達(dá)到滑動(dòng)狀態(tài)的同時(shí)也會(huì)伴隨著高頻的抖動(dòng)出現(xiàn)。論