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文檔簡介
1、單球機器人是一種本征不穩(wěn)定的動平衡機器人,它與地面單點接觸,運動靈活,同時具有多變量、高度非線性、時變等特點,近年來成為輪式機器人領域研究的熱點。相對于傳統(tǒng)輪式機器人而言,單球機器人轉(zhuǎn)彎半徑幾乎為零,可以在任何時候轉(zhuǎn)向任意方向,同時在機械結(jié)構上的纖細苗條的特點使得該機器人能夠在狹窄的空間工作,因而具有廣泛的應用前景。
本文旨在研究單球機器人動力學與控制模型,為最終實現(xiàn)機器人的平穩(wěn)的自主移動奠定基礎。
通過對單球機器人
2、的運動規(guī)律進行研究,將該機器人的運動分解到慣性坐標系三個平面,并在這三個平面分別對機器人的動能和勢能進行數(shù)學建模,再根據(jù)拉格朗日方程建立機器人的動力學模型。在平衡點附近對機器人的非線性數(shù)學模型進行線性化,得出對應的狀態(tài)方程,在此基礎上對系統(tǒng)進行能控性和能觀性分析。對機器人的平衡控制的研究,本文提出LQR結(jié)合PID的控制算法模型,對機器人的XOZ和YOZ平面采用LQR最優(yōu)控制算法,而將PID控制算法應用到機器人的XOY平面,在Matlab
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