自平衡两轮电动车斜面建模及其平衡控制

发布时间：2018-01-14 23:06

  本文关键词：自平衡两轮电动车斜面建模及其平衡控制　出处：《辽宁大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：本文所选的研究对象是两轮平衡车的行走机构,此机构为具有两轮同轴、对称分布的特点,采用两个直流伺服电机分别独立驱动左右车轮进行行走,它具有高阶次、不稳定、多变量、非线性等特点,是验证各种算法的理想的平台,同时它具有运动灵活、结构简单等特点,可用于交通运载等领域。当平衡系统在坡面上运动时,在重力作用影响下,使其平衡状态更难于控制。行走机构是通过不断的改变摆杆角度进行车速的改变使得车体保持平衡状态。本文主要针对该机构的行走平衡控制技术进行研究。研究成果如下：(1)利用拉格朗日方程建立两轮平衡行走机构在坡面运动时的动力学模型,此模型具有非线性、强耦合等特性,再在一定范围内对模型进行线性化得到线性的控制系统的数学模型。(2)通过进行线性二次型LQR法设计线性二次型最优控制器,并进行仿真,此方法可以使平衡车实现稳定平衡。(3)通过极点配置法选取加权阵,在利用线性二次型LQR法得出最优极点配置法来进行自平衡车的状态反馈控制器的设计,并在MATLAB软件下进行控制算法仿真。仿真结果显示,此种方法可以很好调节自平衡车的稳定平衡,减少了系统达到稳态的时间。(4)最后,经过两种方法比较,最优极点配置法达到稳态所用的时间优于线性二次型,并且可以持续稳定。
[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 .

【学位授予单位】：辽宁大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U48;TP242

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本文编号：1425690