收藏本站
《哈尔滨工业大学》 2012年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

两轮自平衡电动车行进控制技术研究

张文芳  
【摘要】:两轮自平衡电动车采用清洁的电能作为动力,并具有体型小巧、转弯灵活等特点,针对汽车尾气污染、交通拥堵等问题提出了解决方案,符合当代社会的发展需求。两轮自平衡电动车系统具有非线性、欠驱动、强耦合和不稳定等特点,是研究控制策略的理想实验平台,国内外众多学者都进行了相关研究。因此,对两轮自平衡电动车的运动控制问题展开研究具有重要的理论研究价值和实际意义。 本文首先应用牛顿经典力学建立了两轮自平衡电动车系统的数学模型,为了便于设计控制系统,在平衡点附近对数学模型进行了近似线性化处理。通过仿真实验验证了数学模型的正确性。通过加入解耦单元实现了系统的解耦,使模型更加简化,便于进行控制器设计。 为了加深对系统的认识,对系统的能控性、能观性、最大上坡角度和可控角度进行了分析,得到了系统设计的指导性结论。设计了状态反馈控制器,通过仿真实验证明其实现了系统的平衡及速度控制。参数不确定性这一特点使系统对控制器的鲁棒性要求较高,进而提出了滑模变结构控制策略,并通过仿真实验证明了它的有效性。然而滑模变结构控制引起了系统的抖振,进而采用准滑动模态法对滑模控制器加以改进,以削弱系统抖振。通过仿真实验对三种控制方法进行比较,证明准滑模控制消除了系统抖振,且具有较强的鲁棒性,综合性能较好。 基于以上理论,对两轮自平衡电动车系统的硬件进行了设计,其主要由控制器、倾角检测机构、执行机构、操纵装置、ZigBee无线收发装置和供电机构六部分组成。最后,分别进行了控制器和无线收发装置的软件设计,并进行了实物实验,实验结果表明本文所设计的控制器是有效的。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:U469.72

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵建伟;阮晓钢;;柔性两轮自平衡仿人机器人模型分析[J];北京工业大学学报;2010年02期
2 袁华祥;刘香香;;基于马斯洛需求层次理论电动轮椅创新设计探析[J];包装工程;2009年07期
3 李旭辉;;MEMS发展应用现状[J];传感器与微系统;2006年05期
4 彭道刚;张浩;李辉;夏飞;;基于ZigBee技术的无线传感器网络系统[J];上海电力学院学报;2010年02期
5 丁群燕;曾鑫;;微机电系统的研究及应用[J];装备制造技术;2008年07期
6 张跃宝;屈胜利;赵勇;房立军;;变结构控制在两轮平衡小车中的应用[J];航空计算技术;2006年04期
7 刘学超;屈胜利;孙弘;栗维克;;滑膜变结构控制在两轮不稳定小车系统中的应用[J];航空计算技术;2007年05期
8 郭志荣;王晨;李永平;;理论力学中的牛顿力学与分析力学方法之浅析[J];廊坊师范学院学报(自然科学版);2009年02期
9 张华宾;张培仁;李昊华;许波;杨天宝;;基于DSP的两轮式倒立摆自平衡控制系统[J];测控技术;2007年11期
10 程刚;屈胜利;刘学超;;两轮自平衡小车可控角度的推导研究[J];机床与液压;2009年05期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孔祥梅;李宏光;;滑模控制中一类趋近律的改进[J];鞍山科技大学学报;2007年04期
2 王东亮;郭晓燕;;高通过性变形轮行走机构的模态分析[J];车辆与动力技术;2012年01期
3 朱玉川;马大为;李志刚;乐贵高;;带积分项的火箭炮最优化滑模伺服控制[J];兵工学报;2007年10期
4 陈福红;马大为;杨必武;朱忠领;;火箭炮交流伺服系统全局滑模控制[J];兵工学报;2012年06期
5 阮晓钢;任红格;李欣源;;柔性两轮移动机器人动力学建模及模型分析[J];北京工业大学学报;2011年01期
6 白国长;祁晓野;王占林;;具有相乘非线性的马达速度鲁棒控制[J];北京航空航天大学学报;2008年07期
7 赵霞;姜玉宪;吴云洁;周尹强;;基于多模态滑模的快速非奇异终端滑模控制[J];北京航空航天大学学报;2011年01期
8 王东亮;孙逢春;程守玉;;一种新型变形轮行走机构研究[J];北京理工大学学报;2012年01期
9 梅杨;杨贺升;李正熙;;基于滑模变结构的间接矩阵变换器—异步电机控制系统研究[J];变频器世界;2011年10期
10 孙技伟;曹巨江;;基于变胞机构原理的老年自助椅设计[J];包装工程;2011年18期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 董磊;刘贤兴;孙宇新;;无轴承异步电机径向悬浮力的微分几何变结构解耦控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 杨林;樊立萍;;基于模糊的电气伺服系统等效滑模变结构控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 张娴;程月华;姜斌;;基于滑模观测器和变结构控制的小卫星姿态控制系统设计[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 王亚慧;程培新;赵亚丹;张桐;;针对时滞系统的RBF神经网络滑模控制策略[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 李岳明;万磊;王波;;新型切换函数滑模控制[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
6 孙衢;王永玉;;基于云模型的非线性系统智能滑模控制[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
7 靳添絮;刘立;陈树新;卢月品;;伺服系统位置控制中基于扩展状态观测器的变结构控制[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
8 陈堂贤;陈安庆;卢永杰;付贤东;;HVDC换流变压器分接头的滑模控制[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
9 高洁;孙鹤旭;董砚;何林;;开关磁阻电机RBF神经网络滑模控制器的设计与转矩脉动优化的研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
10 于亚洲;;DC-DC变换器的自适应离散滑模控制[A];创新沈阳文集(A)[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘攀;绳索牵引机器人及虚拟重力系统研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 罗石;线控转向系统主动安全预测控制策略的研究[D];江苏大学;2010年
3 褚端峰;客车行驶稳定性控制的关键技术研究[D];武汉理工大学;2010年
4 罗珂;基于输出预测和LMI方法的电力系统广域阻尼控制研究[D];山东大学;2010年
5 陈家乾;移动机器人自主创建环境地图的研究[D];浙江大学;2009年
6 刘超;激光光热驱动技术与微型光热驱动机构研究[D];浙江大学;2010年
7 张志锋;感应电机无速度传感器直接转矩控制关键技术研究[D];沈阳工业大学;2010年
8 关丽荣;基于反推技术的永磁直线同步电机控制策略研究[D];沈阳工业大学;2010年
9 尹晓红;自动引导车运动分段控制技术研究[D];合肥工业大学;2011年
10 王云峰;硫化镍矿选矿过程模型及优化策略研究[D];兰州理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张蛟龙;平面二级倒立摆的控制策略研究[D];河南理工大学;2010年
2 李志欣;智能轮式移动机器人的控制系统设计[D];辽宁师范大学;2010年
3 何凤平;迟滞系统的滑模变结构控制算法研究[D];浙江理工大学;2010年
4 王立;面向非结构化地形的六足步行机器人运动规划研究[D];浙江理工大学;2010年
5 彭楠;两轮自平衡电动车机械结构设计与有限元分析[D];郑州大学;2010年
6 唐道奎;基于DSP的无刷电机调速系统设计与分析[D];郑州大学;2010年
7 霍亮;两轮自平衡电动车的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 王博;全景视觉智能移动机器人固有环境定位[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 马汉增;微惯性组合惯导系统技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 吴岩;微惯性组合惯导系统设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 桂元龙;;产品人性化设计的方法[J];包装工程;2008年01期
2 张小平;张敏言;;医疗器械的情感化设计[J];包装工程;2008年06期
3 郑霖,曾志民,万济萍,王建明;基于IEEE802.15.4标准的无线传感器网络[J];传感器技术;2005年07期
4 王天力;;从美国新教看美国人的核心价值观[J];成功(教育);2008年11期
5 王锐华,于全;浅析ZigBee技术[J];电视技术;2004年06期
6 吕文哲,黄强;再谈用Visual C++开发Windows环境下串行通信程序[J];电子技术应用;1998年09期
7 李云平,龙志峰,李庆祥,王晓晔,薛实福;微器件装配系统与关键技术[J];光学精密工程;1997年03期
8 吴键;袁慎芳;殷悦;尚盈;丁建伟;;基于ZigBee技术的无线传感器网络及其应用研究[J];测控技术;2008年01期
9 赵芸;张浩;彭道刚;;ZigBee无线网络技术的应用[J];机电一体化;2007年04期
10 徐国华,谭民;移动机器人的发展现状及其趋势[J];机器人技术与应用;2001年03期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈根泉,吴立行,龚维明;桩承载力自平衡测试法初探[J];江苏建筑;1998年02期
2 刘学青,左新军,黎旭勇,李江;缆吊塔架自平衡研究[J];徐州建筑职业技术学院学报;2004年03期
3 宋伟香,马沉重;驻信高速公路桩基自平衡试桩法的工程应用及结果分析[J];皖西学院学报;2004年02期
4 金霞;;日本坐椅式电动车[J];摩托车技术;1991年04期
5 金建均;电动车的充电与换电[J];中国自行车;1999年07期
6 方祖汉;欢聚西子畔 喜迎春天来——记2004中国·杭州电动车节[J];中国自行车;2004年03期
7 李蔚;第二届中国电动车产业高层论坛在京召开[J];电源技术;2005年08期
8 ;电动车[J];摩托车技术;2007年05期
9 ;2008年国内部分电动车展会信息(1)[J];摩托车技术;2008年01期
10 蔡敦权;;无锡展会:政府搭台 企业唱戏[J];中国自行车;2008年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 ;2005中国电动车产业分析报告[A];2005年度中国汽车摩托车配件用品行业年报[C];2005年
2 ;中国电动车市场分析调研报告[A];2007年度中国汽车摩托车配件用品行业年度报告[C];2008年
3 谭国俊;张荣;丛子月;马正兰;肖顺才;;电动车动态测试方法的研究与实现[A];第十一届全国煤矿自动化学术年会论文专辑[C];2001年
4 贡俊;盛晓兰;;我国电动车产业发展的选择[A];第七届中国小电机技术研讨会论文集[C];2002年
5 窦国珍;黄念慈;张志钊;贺明智;;零开关节能型电动车交流驱动系统的研究[A];四川省电工技术学会第七届学术年会论文集[C];2003年
6 江建中;李永斌;;电动车电机及其控制系统的研究现状和发展前景[A];第七届中国小电机技术研讨会论文集[C];2002年
7 ;电动车企业运作全国市场的策略规划[A];2007年度中国汽车摩托车配件用品行业年度报告[C];2008年
8 肖秀玲;王贵明;;低成本、高性能电动车电池管理系统的研究[A];工业自动化应用实践——全国(第五届)炼钢、连铸和轧钢自动化学术会议论文集[C];2002年
9 杨忠广;;“飘韵”微型高保真车载音响系统[A];2006年声频工程学术交流会论文集[C];2006年
10 宁武;;超级电容器在电动车及混合动力公交车中的应用[A];全面建设小康社会:中国科技工作者的历史责任——中国科协2003年学术年会论文集(上)[C];2003年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 宫商轩 陈蕊;手机、电动车成为投诉热点[N];江苏经济报;2004年
2 记者 欧福泰 嘉善县委报道组 徐雪娟;超标的电动车也要管起来[N];嘉兴日报;2005年
3 程娇;电动车质量问题惹众怒[N];经理日报;2008年
4 本报记者 江锡民;新日:智能电动车会“说话”[N];新华日报;2008年
5 本报记者 高定一;长沙电动车:大变局抑或新起点[N];湘声报;2008年
6 理文;浙江电动车质量成为投诉热点[N];消费日报;2009年
7 本报记者 周霜 本报实习生 王雨薇;让电动车开得更安全[N];台州日报;2009年
8 记者 伍晓阳 吉哲鹏;电动车风靡昆明,频肇事成马路杀手[N];新华每日电讯;2009年
9 赵英淑;新日电动车获品牌中国“行业冠军”殊荣[N];科技日报;2009年
10 本报记者 张小川 刘远 本报通讯员 陈明太;“路宝”电动车驶出国门拓市场[N];南京日报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王瑞萍;基于分数阶控制器的永磁同步电动机速度控制研究[D];华南理工大学;2012年
2 吴峻;交流电机的转矩控制及电动车驱动技术的研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2000年
3 茅力非;两轮自平衡移动机器人建模与控制研究[D];华中科技大学;2013年
4 潘松;双发动机动力系统的控制研究[D];南京航空航天大学;2009年
5 李建玲;电动车用铅酸蓄电池二氧化铅电极的研究[D];哈尔滨工业大学;1998年
6 孙勇;电力系统附加阻尼控制器的优化配置与设计方法研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
7 葛英辉;轮式驱动电动车控制系统的研究[D];浙江大学;2005年
8 邓超;混合动力车用双极性镍氢电池及电池组管理系统的研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
9 段小刚;具有时空耦合特征的模糊逻辑控制系统及其应用[D];中南大学;2010年
10 冯庆兴;大跨度环形空腹索桁结构体系的理论和实验研究[D];浙江大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张文芳;两轮自平衡电动车行进控制技术研究[D];哈尔滨工业大学;2012年
2 王光林;两轮电动车自平衡控制算法的研究[D];华南理工大学;2011年
3 姚文昊;自平衡式两轮电动车运动控制技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
4 吴广鑫;坐式两轮自平衡车的系统研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
5 彭楠;两轮自平衡电动车机械结构设计与有限元分析[D];郑州大学;2010年
6 董晓鹏;单座两轮自平衡电动车控制系统研究[D];郑州大学;2012年
7 霍亮;两轮自平衡电动车的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 崔红娟;双座两轮自平衡电动车的设计研究[D];郑州大学;2012年
9 黄雪飞;电动车造型艺术与工程理论研究[D];武汉理工大学;2005年
10 胡居琦;电动车蓄电池电量监测技术研究[D];北方工业大学;2002年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026