一种独轮车机器人的动力学建模及俯仰平衡控制

发布时间：2018-07-04 19:23

  本文选题：独轮车机器人 + 动力学模型　； 参考：《中国机械工程》2016年04期

【摘要】：针对一台3驱动独轮车机器人系统,分析了其动力学特性并给出了一种可以实现其前后俯仰平衡运动的控制方法。根据行走轮与地面接触的非完整约束特性,引入Chaplygin方程建立系统的动力学模型,结果发现独轮车机器人是一个具有6个独立广义速度、3个欠驱动自由度的欠驱动系统。考虑车体俯仰平衡运动的力学子系统,采用部分反馈线性化方法,将其中的欠驱动车体俯仰角线性化,并选择车体俯仰角和行走轮转动角为输出,设计了系统俯仰平衡运动的非线性控制器。最后通过数值仿真控制与物理样机实验验证了所设计控制器的有效性。
[Abstract]:In this paper, the dynamic characteristics of a 3-drive unicycle robot system are analyzed and a control method is presented to realize the forward and backward pitching balance motion of the robot. According to the nonholonomic constraint characteristics of the contact between the walking wheel and the ground, the Chaplygin equation is introduced to establish the dynamic model of the system. The results show that the unicycle robot is an underactuated system with six independent generalized speeds and three underactuated degrees of freedom. Considering the mechanical subsystem of the pitching equilibrium motion of the car body, the partial feedback linearization method is used to linearize the elevation angle of the underactuated car body, and the elevation angle of the body and the rotation angle of the walking wheel are selected as the output. A nonlinear controller for the pitch balance motion of the system is designed. Finally, the effectiveness of the designed controller is verified by numerical simulation control and physical prototype experiment.
【作者单位】： 桂林电子科技大学;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51305087) 国家级大学生创新创业训练计划资助项目(201510595034) 桂林电子科技大学研究生教育创新计划资助项目(YJCXS201511;YJCXS201512)
【分类号】：TP242

【参考文献】

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【共引文献】

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本文编号：2097106