垂直摆轮式独轮车机器人的建模与平衡控制

来源期刊：控制工程2016年第9期

论文作者：庄未 刘成举 江汉 何淑通

文章页码：1380 - 1386

关键词：独轮车机器人;动力学模型;平衡控制;部分反馈线性化;

摘    要：针对一款具有垂直摆轮平衡调整机构的独轮车机器人,建立系统的力学模型并给出一种可以实现系统前后、左右和全方位综合平衡的控制方法。采用Chaplygin方程对机器人进行建模,得到一个由6个独立广义速度组成、包含有3个欠驱动方程组成的力学系统。对机器人的左右平衡、前后平衡和全方位综合平衡运动进行研究,将力学系统缩减降维得到对应的子集系统,引入部分反馈线性化方法将其中的欠驱动部分线性化,并选择子集系统的全状态为输出设计平衡控制器。数值仿真结果表明,合理选择控制器参数,控制器可以快速地实现车体的动态平衡,并且综合平衡运动的控制器参数可以由左右平衡和前后平衡运动的参数迅速整定出来,二者差别不大。