兩輪移動式倒立擺機(jī)器人的研究.pdf

1、本文應(yīng)用動力學(xué)理論對兩輪式倒立擺機(jī)器人進(jìn)行系統(tǒng)分析和數(shù)學(xué)建模，并基于狀態(tài)反饋對系統(tǒng)進(jìn)行控制，實現(xiàn)了基于DSP的軟件控制，使系統(tǒng)在各種運(yùn)動狀態(tài)下保持平衡。實現(xiàn)了系統(tǒng)的自平衡、運(yùn)動控制以及目標(biāo)跟蹤。 硬件上實現(xiàn)了以TMS320LF2407A為核心的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了傳感器信號采集與處理，電機(jī)驅(qū)動，軟件算法。建立了無線的測試與控制平臺，實現(xiàn)了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸與命令傳輸。 在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)之上，本文總共用三種方法對系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)學(xué)

2、分析，并得出一致的狀態(tài)空間方程，從而保證了結(jié)果的準(zhǔn)確性。分析過程中發(fā)現(xiàn)，采用拉格朗日方程法和能量法比采用牛頓力學(xué)分析方法更清晰，簡潔。 在對系統(tǒng)狀態(tài)空間方程進(jìn)行分析之后發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)可以分解成兩個互不相關(guān)的子系統(tǒng)，分別描述系統(tǒng)的兩組狀態(tài)。根據(jù)這兩個獨立的狀態(tài)空間方程設(shè)計了兩個控制器，其中一個控制車體保持垂直狀態(tài)和行駛速度，另一個控制小車在地面的旋轉(zhuǎn)速度。 小車的運(yùn)動控制可以轉(zhuǎn)化為對小車的行駛速度v，和旋轉(zhuǎn)速度ω的控制，基于該