隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化的推進(jìn),共享單車(chē)逐漸成為一種廣泛使用的交通工具。在共享單車(chē)大行其道的同時(shí),人們也愈發(fā)關(guān)注其安全隱患問(wèn)題。如何維持共享單車(chē)的動(dòng)態(tài)平衡將成為提升其安全性能的一個(gè)關(guān)鍵。因此,本文致力于研究機(jī)器人自行車(chē)的動(dòng)態(tài)平衡實(shí)現(xiàn),主要工作包括機(jī)器人自行車(chē)的建�？刂评碚撗芯亢蜋C(jī)器人自行車(chē)系統(tǒng)開(kāi)發(fā),并利用該系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)評(píng)估實(shí)現(xiàn)效果。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)之前,針對(duì)機(jī)器人自行車(chē)動(dòng)力學(xué)建模與控制理論進(jìn)行研究。從標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)器人自行車(chē)組成結(jié)構(gòu)開(kāi)始介紹動(dòng)力學(xué)建模方面的理論,隨后在坐標(biāo)系下對(duì)機(jī)器人自行車(chē)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析,并描述出無(wú)約束狀態(tài)下機(jī)器人自行車(chē)的運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系。再根據(jù)這些運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系,列出機(jī)器人自行車(chē)前后輪接觸地面之后的完整和非完整約束方程。利用數(shù)學(xué)方法消去約束方程和拉格朗日乘積因子,即可獲得歐拉-拉格朗日動(dòng)力學(xué)方程。完成動(dòng)力學(xué)建模后,再利用該模型進(jìn)行機(jī)器人自行車(chē)動(dòng)態(tài)平衡的研究。為了實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡控制的目標(biāo),本文將在介紹平衡控制方面的理論的基礎(chǔ)上,根據(jù)動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行控制器設(shè)計(jì)。并在仿真軟件下對(duì)控制算法做仿真實(shí)驗(yàn),通過(guò)觀察仿真結(jié)果進(jìn)行總結(jié)評(píng)估。這就是建模與控制理論方面的研究工作。通過(guò)前文的理論研究獲得機(jī)器人...

【文章頁(yè)數(shù)】：86 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 本文研究的主要內(nèi)容和組織框架
第二章 機(jī)器人自行車(chē)的建模與控制理論
    2.1 機(jī)器人自行車(chē)的結(jié)構(gòu)介紹
    2.2 機(jī)器人自行車(chē)動(dòng)力學(xué)建模
        2.2.1 常見(jiàn)的動(dòng)力學(xué)建模方法簡(jiǎn)介
        2.2.2 建立機(jī)器人自行車(chē)的動(dòng)力學(xué)方程
    2.3 機(jī)器人自行車(chē)的控制理論
        2.3.1 機(jī)器人自行車(chē)動(dòng)態(tài)平衡原理概述
        2.3.2 常見(jiàn)的非線(xiàn)性系統(tǒng)控制方法簡(jiǎn)介
        2.3.3 利用部分反饋線(xiàn)性化設(shè)計(jì)控制器
        2.3.4 動(dòng)態(tài)平衡控制器仿真結(jié)果分析
    2.4 本章小結(jié)
第三章 機(jī)器人自行車(chē)硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
    3.1 機(jī)器人自行車(chē)車(chē)架介紹
    3.2 電子器件模塊的介紹
        3.2.1 STM32控制板簡(jiǎn)介
        3.2.2 扭矩傳感器
        3.2.3 轉(zhuǎn)彎電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器
        3.2.4 編碼測(cè)速器
        3.2.5 電壓變換器
        3.2.6 其它電子模塊
    3.3 STM32主控板電路
        3.3.1 核心板電路
        3.3.2 底板電路
        3.3.3 電壓小模塊電路
    3.4 系統(tǒng)整體電路圖
    3.5 本章小結(jié)
第四章 機(jī)器人自行車(chē)軟件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)
    4.1 軟件整體框圖介紹
    4.2 硬件模塊的軟件開(kāi)發(fā)
    4.3 電機(jī)控制軟件開(kāi)發(fā)
    4.4 動(dòng)態(tài)平衡控制的編程實(shí)現(xiàn)
    4.5 本章小結(jié)
第五章 方向盤(pán)控制器的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)
    5.1 方向盤(pán)總體結(jié)構(gòu)介紹
    5.2 方向盤(pán)硬件
        5.2.1 電機(jī)控制電路
        5.2.2 電源電路
    5.3 方向盤(pán)軟件
        5.3.1 初始化部分軟件
        5.3.2 UCOS七個(gè)任務(wù)的軟件實(shí)現(xiàn)介紹
    5.4 本章小結(jié)
第六章 系統(tǒng)測(cè)試與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析
    6.1 實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備及測(cè)試
    6.2 機(jī)器人自行車(chē)動(dòng)態(tài)平衡測(cè)試結(jié)果分析
    6.3 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間取得的學(xué)術(shù)成果
致謝



本文編號(hào)：4038765