本文關(guān)鍵詞：自平衡兩輪電動車斜面建模及其平衡控制　出處：《遼寧大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：本文所選的研究對象是兩輪平衡車的行走機(jī)構(gòu),此機(jī)構(gòu)為具有兩輪同軸、對稱分布的特點(diǎn),采用兩個直流伺服電機(jī)分別獨(dú)立驅(qū)動左右車輪進(jìn)行行走,它具有高階次、不穩(wěn)定、多變量、非線性等特點(diǎn),是驗(yàn)證各種算法的理想的平臺,同時(shí)它具有運(yùn)動靈活、結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn),可用于交通運(yùn)載等領(lǐng)域。當(dāng)平衡系統(tǒng)在坡面上運(yùn)動時(shí),在重力作用影響下,使其平衡狀態(tài)更難于控制。行走機(jī)構(gòu)是通過不斷的改變擺桿角度進(jìn)行車速的改變使得車體保持平衡狀態(tài)。本文主要針對該機(jī)構(gòu)的行走平衡控制技術(shù)進(jìn)行研究。研究成果如下：(1)利用拉格朗日方程建立兩輪平衡行走機(jī)構(gòu)在坡面運(yùn)動時(shí)的動力學(xué)模型,此模型具有非線性、強(qiáng)耦合等特性,再在一定范圍內(nèi)對模型進(jìn)行線性化得到線性的控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。(2)通過進(jìn)行線性二次型LQR法設(shè)計(jì)線性二次型最優(yōu)控制器,并進(jìn)行仿真,此方法可以使平衡車實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定平衡。(3)通過極點(diǎn)配置法選取加權(quán)陣,在利用線性二次型LQR法得出最優(yōu)極點(diǎn)配置法來進(jìn)行自平衡車的狀態(tài)反饋控制器的設(shè)計(jì),并在MATLAB軟件下進(jìn)行控制算法仿真。仿真結(jié)果顯示,此種方法可以很好調(diào)節(jié)自平衡車的穩(wěn)定平衡,減少了系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)的時(shí)間。(4)最后,經(jīng)過兩種方法比較,最優(yōu)極點(diǎn)配置法達(dá)到穩(wěn)態(tài)所用的時(shí)間優(yōu)于線性二次型,并且可以持續(xù)穩(wěn)定。
[Abstract]:A linear quadratic optimal controller is designed and simulated by means of a linear quadratic LQR method , which has the characteristics of high - order , unstable , multi - variable and non - linear .

【學(xué)位授予單位】：遼寧大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U48;TP242

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本文編號：1425690