两轮自平衡电动车的建模与控制研究

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1、论文评阅人1：、评阅人2：评阅人3：评阅人4：评阅人5：答辩委员会主席：委员1：委员2：委员3：委员4．委员5：⑧论文作者签名：指导教师签名：答辩日期：Author’Ssignature：一‘’‘Supervisor’Ssignature：Thesisreviewer1：Thesisreviewer2：Thesisreviewer3：Thesisreviewer4：Thesisreviewer5：ExziminingCommitteeChairperson：ExaminingCommitteeMembers：Dateoforaldefence：浙江大学研究生

2、学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝’江盘堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。靴敝储鹳：翻叉辩明∞7中年多肘日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解逝鎏盘鲎有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权逝姿盘鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用

3、影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：句走导师签名：签字日期：Ⅻf悔j月潞日签字日期：年月日浙江大学硕士学位论文致谢在求是园的研究生学习已两年多的时间，这段时间对我来说受益匪浅，在求学路即将完成之际，回顾一路上碰到的人、经历的事情和学习的知识，感触颇多。在这里，谨向所有关心我、支持我、帮助我的人致以最衷心的感谢，谢谢你们!首先要感谢颜钢锋教授一我的导师，两年多以来导师一直在鼓励我学习，开拓自己的专业事业，并在课题项目中给予诚恳地指导，使我的课题能够顺利展开和不断地创新，为我的成长与进步倾注了大量

4、的心血，在专业上的进步日新月异。他拥有超前的科学视野、丰富的人生阅历、兢兢业业的工作作风给我留下了深刻的印象。颜老师不仅仅教会我们掌握专业知识，更注重培养学生为人处事的能力，对于以后工作和生活，都给了我很多宝贵的建议与意见，我对此深表感谢。感谢课题组的林志赞老师和陈海芳老师，在这个项目的研发中提供的支持，感谢他们在生活上和学习上对我的指导与帮助。感谢李辉耀、沈文强、金旭、姚佳杰、王莉莉、韩志敏、王紫东、陆诗远实验这些同门研友，同窗二年半，期间给了我不少的帮助。感谢李海瑞、毛灵伟、韩廷睿等师弟在我生活和学习上的支持和帮助。感谢所有在我学习和生活上的帮助与陪伴的

5、人，项目上的很多难题都是与你们一起讨论解决的。在项目出现问题的时候，大家一起讨论，互相帮忙。最后深深感谢我的家人和我的女友，感谢你们多年来对我在求学路上物质和精神上的无私关爱与支持，这份爱足以让我用一生去报答!胡建2014年1月于浙大玉泉浙江大学硕士学位论文摘要本文介绍了两轮自平衡电动车平衡的原理，然后利用动力学方法来分析两轮自平衡电动车的物理学方程，以得到它的非线性模型。采用加速度计与陀螺仪两个惯性传感器，然后经过Kalman滤波融合得到比较精度的角度和角速度信号。由于两轮自平衡电动车系统的使用者和行驶条件的不确定，导致控制器的参数会有所变化，为了更好地控

6、制系统，通过对比现在的各种针对它的控制算法的基础上，借鉴韩京清研究员创立的自抗扰控制算法，提出了基于自抗扰控制算法的两轮自平衡电动车自适应控制算法。主要是利用自抗扰控制算法中的扩张状态观测器来估算系统中能够影响控制输出的所有扰动之和，用估算出来的总扰动来对控制器进行补偿，以达到自适应的控制效果。采取的反馈形式中，有两个反馈控制增益需要用LQR方法来大致确定其范围，所以这里需要先将非线性状态方程线性化，再测试系统的已知参数，用MABLAT来仿真验证适宜地反馈控制增益的大小。最后，利用实验室现有的条件，搭建了两轮自平衡电动车的实验平台，设计了相应的硬件和软件，实

7、现基于自抗扰控制算法。实验结果表明该系统具有良好的控制效果，可靠性高，灵活性好，从而验证了理论分析的正确性与该两轮自平衡电动车设计方案的可行性。关键词：惯性传感器，自抗扰控制，自适应，LQR，MATLAB仿真II浙江大学硕士学位论文Abstractthepaperwillintroducetheprincipleoftwowheeledself-balancingelectricvehicle，thenanalyzethedynamicsoftwo—wheeledself-balancingelectricvehiclewiththemethodofKine

8、tictogetitsnonlinearequati