收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

自平衡双轮移动小车设计与控制研究

崔亮亮  
【摘要】:自平衡双轮移动小车又称为两轮自平衡机器人,是轮式机器人的分支之一。其结构紧凑、占空间小、机动灵活、非常适用于空间狭小和需要大角度转向的场合,在军事、民用交通、工厂自动化等领域有极大的实用价值。同时,自平衡双轮移动小车是静态不稳定、动态稳定系统,具有非线性、强耦合、多变量、欠驱动等特点。因此它是检验各种控制方法的经典平台,具有重要的理论研究价值。 自平衡双轮移动小车控制研究的问题包括动态平衡控制、对期望运动的伺服跟踪、实现完全自主移动等,其中动态平衡控制是其他研究的前提与关键。本文在介绍分析国内外研究现状的基础上,研究自平衡双轮移动小车的动态平衡控制问题。首先基于牛顿力学原理,对自平衡双轮移动小车进行了运动学和动力学分析,分别建立了直流电动机、车轮、车体的数学模型,并根据三者的内在联系建立了整个系统的数学模型,为控制器设计提供理论依据。设计和搭建了一个自平衡双轮移动小车,并以此为实验平台。根据自平衡双轮移动小车所用传感器的特点,提出了一种基于卡尔曼滤波原理的传感器数据处理与融合算法,对陀螺仪和加速度计的测量数据进行处理,从而获取小车车体倾斜角度与倾斜角速度的最优估计。将系统进行解耦,并且在平衡点附近进行线性化,分别研究了基于PID调节控制、基于极点配置控制的传统控制方法。并探索学习型控制方法这一新型前沿控制理论,研究了基于支持向量回归机的控制方法以实现自平衡双轮移动小车的动态平衡控制。 利用MATLAB及Simulink对上述控制器进行仿真,并通过搭建的小车实验平台进行数据融合、动态平衡控制实验,获得了期望的动态平衡性能,验证了数据处理与融合算法、相应控制器的正确性与有效性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 秦剑;;两轮自平衡车的制作[J];电子制作;2011年01期
2 焦勇;杨庆堂;;两轮自平衡机器人的姿态检测系统的设计[J];船电技术;2011年05期
3 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
4 刘海刚;宋一标;陈恒伟;龙察;廖惜春;刘海潮;;单轴两轮自平衡小车姿态控制系统设计[J];工业控制计算机;2013年09期
5 蒋纬洋;邓迟;肖晓萍;;两轮自平衡小车系统制作研究[J];国外电子测量技术;2012年06期
6 王良成;杨志民;胡聪聪;桂艺纹;荣蒙;;两轮自平衡小车的设计与实现[J];实验室科学;2012年06期
7 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];伺服控制;2008年06期
8 张伟民;段晓明;赵艳花;;两轮自平衡小车控制研究[J];自动化技术与应用;2011年04期
9 陈业伟;刘海刚;项华珍;邹治方;欧翘;;两轮自平衡小车控制系统的设计[J];微型机与应用;2014年11期
10 孙阳;辛颂;雷荣芳;张忠秋;胡琴芳;;双轮自平衡小车的动力学建模与分析[J];硅谷;2014年05期
11 魏延辉;刘胜;高延滨;张汉之;;基于两轮自平衡机器人组合定位方法的研究[J];机械与电子;2010年10期
12 牛宏侠;侯涛;;基于竞赛自平衡小车的双闭环控制设计与仿真研究[J];自动化与仪器仪表;2012年05期
13 李荣伟;李鑫;孙传开;张冬林;江振峰;;两轮自平衡小车的设计[J];常熟理工学院学报;2012年10期
14 郑晓伟;陈万米;;基于DSP的两轮自平衡小车系统的研究[J];工业控制计算机;2012年09期
15 赵韶华;黄金明;刘鹏;吕成敏;;倒立摆理论在直立自平衡智能车系统中的应用[J];电子技术;2014年02期
16 陶模;李俨;谢兰;张守旭;;基于粒子滤波算法的自平衡两轮电动车设计与研究[J];电子设计工程;2013年21期
17 陈玖英;刘建国;张玉钧;刘文清;阚瑞峰;王敏;陈东;崔益本;;调谐半导体激光吸收光谱自平衡检测方法研究[J];光学学报;2007年02期
18 王建俊;;两轮同轴机器人的自平衡控制研究[J];数字技术与应用;2010年07期
19 魏文;段晨东;高精隆;李常磊;;基于数据融合的两轮自平衡小车控制系统设计[J];电子技术应用;2013年05期
20 黄亚新;耿安坤;陈楼;刘兵;;两轮自平衡小车的PID控制[J];电子世界;2013年18期
中国重要会议论文全文数据库 前5条
1 安三虔;;基底抗撥樁自平衡試樁法[A];第十一届海峡两岸隧道与地下工程学术与技术研讨会论文集(C卷)[C];2012年
2 李国祥;孙丹辰;;自平衡检测技术在大直径深桩基中的应用[A];城市地下空间开发与地下工程施工技术高层论坛论文集[C];2004年
3 戴杰明;崔良溶;张海晖;;自平衡高频摇振机的原理与应用[A];全国特种纸技术交流会暨特种纸委员会第八届年会论文集[C];2013年
4 鲍协文;张中明;蔡珍梅;;生态环境电平的制限趋向[A];第十二届全国电磁兼容学术会议论文集[C];2002年
5 钱鑫森;赵志明;郭勇;袁小阳;;天基经纬仪二轴自平衡转台动力学分析[A];第八届全国转子动力学学术讨论会论文集[C];2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 钟玉斌;自平衡挡墙体系的研究[D];重庆大学;2006年
3 张志虎;自平衡挡墙的适用性和经济性研究[D];重庆大学;2007年
4 张吉昌;单轴双轮自平衡代步车的研究与设计[D];中国海洋大学;2009年
5 丁凤;一种新型两轮自平衡小车的建模与控制[D];华中科技大学;2012年
6 崔亮亮;自平衡双轮移动小车设计与控制研究[D];华南理工大学;2014年
7 李洋;基于LQR算法两轮自平衡小车的系统设计与研究[D];太原理工大学;2011年
8 付勇杰;基于神经网络的两轮自平衡代步车的研究[D];太原理工大学;2012年
9 田浪;自平衡双轮电动车开发及虚拟建模方法研究[D];重庆交通大学;2012年
10 陈柏林;自平衡挡墙的施工力学问题研究[D];重庆大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 记者 崔小明 通讯员 姚徐敏;“宁波智造”机器人亮相天安门广场[N];宁波日报;2011年
2 本报记者 孟刚;看着好玩 骑着担心[N];中国消费者报;2014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
  • 010-62982499
  • 010-62783978