基于滑模變結(jié)構(gòu)控制的二輪自平衡車系統(tǒng)設(shè)計及應用.pdf

1、二輪自平衡車以清潔電能作為動力，具有體積小、轉(zhuǎn)彎靈活等特點。作為新型代步工具，二輪自平衡車已經(jīng)廣泛應用于如：交通、勘探、救援和娛樂等多個領(lǐng)域，為環(huán)境污染，能源危機，城市擁堵問題提供了一種有效的解決方案。二輪自平衡車在結(jié)構(gòu)上類似單階倒立擺，本質(zhì)上具有高階、非線性、強耦合和不穩(wěn)定等特點，集數(shù)據(jù)感知采集，控制方法決策和執(zhí)行機構(gòu)閉環(huán)控制等功能于一體，是進行控制理論和應用研究的綜合性平臺。
　　目前，滑?？刂埔呀?jīng)逐漸演變?yōu)橐环N智能控制手段，

2、在解決處理一些強耦合大慣性滯后嚴重等復雜、多輸入多輸出、非線性系統(tǒng)時，取得了非常好的控制效果。鑒于滑?？刂频奶攸c，本文基于滑模變結(jié)構(gòu)控制設(shè)計了二輪自平衡車系統(tǒng)。
　　首先，本文基于牛頓力學建立了二輪自平衡車的物理模型，對模型系統(tǒng)特性進行了分析。然后，在此基礎(chǔ)上設(shè)計了一種準滑動模態(tài)滑模控制器。該算法通過設(shè)計邊界層，采用飽和函數(shù)代替切換函數(shù)，且在邊界層外采取正常的滑?？刂?，而在邊界層內(nèi)切換為連續(xù)狀態(tài)的反饋控制。仿真結(jié)果表明，對比常規(guī)的