自平衡载人电动独轮车的控制系统研究

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1、分类号：单位代码：密级：学号：硕士学位论文中文论文题目：自平衡载人电动独轮车的控制系统研究英文论文题目：申请人姓名：申晓峰指导教师：章玮合作导师：专业名称：电气工程研究方向：永磁同步电机控制所在学院：电气工程学院论文提交日期：年月日ft平衡载人电动独轮车的控制系统研究论文作者签名：寺崎指导老师签名：论文评阅人潘再平评阅人杨仕友评阅人汪伟评阅人评阅人答辩委员会主席贺益康委员杨仕友委员年珩委员：委员：委员答辩日期：年月日浙江大学研究生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

2、特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人巳经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得浙江大学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巳在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解浙江大学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。本人授权浙江大学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

3、用本授权书）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：“年七月日签字日期：年？月日致谢两年半的研究生学习即将落下帷幕，在硕士毕业论文即将脱稿之际，向所有曾经给予我指导和帮助的老师、同学以及亲人好友致以最诚挚的谢意！衷心感谢研究生期间我的指导老师章玮副教授，章老师学识渊博，工程经验丰富，治学严谨认真，为人热情友善。章老师把我从一个“诗人”训练成为一名合格的工科生，引领我走上科研的道路，关注着我课题中的每个细节，关心着我生活中的点点滴滴，在我的整个研究生学习中，章老师投入了很大的精力，倾注了大量的心血。更重要的是，章老师对待学术，对待工

4、作，对待生活、对待新生事物的那份热情、那份积极向上的态度，使我明白了一份信念塑造的不仅仅是你对人对事的态度，更为重要的是你的未来。感谢教研室的贺益康教授、年珩副教授和孙丹副教授等老师在研究生阶段给予我的大力指导和热心关怀，在此对他们表示由衷的感谢。年珩副教授是我的本科生导师，虽然相处时间不长，但在年珩老师的身上，我不仅看到了身为一名科研工作者的韧性，还看到了身为一名管理者的魅力。孙丹老师就像我们的大姐姐，和蔼可亲，而且灿烂的笑容背后，同样有着对科研的一丝不苟和坚持不懈。感谢巳经毕业的师兄徐海亮、任远、张楠、万中奇、孙世涛、俞金云

5、、张平、马云龙、周波、邓伦杰、陈殷和师姐全宇、郑凌娟、於妮飒在科研上给予的帮助，他们也在生活中给我留下了很多美好的难忘回忆；感谢即将毕业的宋亦鹏博士师兄让我看到了一位学者执着于科研的淡定与从容；感谢周义杰博士和程鹏博士师兄，感谢他们在科研上树立的良好榜样和为实验室建设做出的努力；感谢同届的“饭否”小伙伴，“安静美男子”张幸浩、“博士”陈建生、“女神”易曦露、“给力”曾恒力、“波”沈永波、歌神”林斌、“观鸟迗人”方扬，是优秀的你们鞭策着我前进，是性格迥异的你们促使我成长，是机智的你们带给我无数的欢乐；感谢“玉帝”王玉林、陈伯建、“

6、帅熊哥”熊平化、“暖男”周文志、“可爱多”杨洪雨、王涛、魏乐乐、姜真军、姚叔春、陈敏、王霄鹤、吴超、陈亮等各位师弟师妹，是你们给实验室带来了很多的活力与欢声笑语，希望你们找准科研的方向，收获属于自己的那份精彩。最后，衷心地感谢父母一直以来的关心与鼓励，感谢姐姐在工作生活上给予我的袭议和支持。同时感谢所有在我成长过程中关心我、帮助我的亲人、朋友，祝你们幸福、快乐！年月于求是园摘要本文研究的是一种可以作为新型代步工具的自平衡载人电动独轮车。围绕着动力学模型与分析、姿态信息准确获取、姿态平衡控制和电机控制策略对电动独轮车进行了系统性的

7、研究。首先，基于电动独轮车实际运行情况和对运动过程进行合理假设，采用牛顿法对系统进行动力学建模。利用系统的线性化模型，对系统的稳定性，能控、能观性进行分析，并分析因骑行者不同导致模型参数变化带来的影响。建立的摸型和相关的动力学特性分析为电动独轮车的控制提供了一定的理论基础。其次，在分析常用惯性元件特点的基础上，结合电动独轮车的控制要求，选用陀螺仪和加速度计来测量电动独轮车的姿态信息，利用合适的姿态更新算法和滤波融合技术，来获得更加准确的姿态信息，为实现电动独轮车的姿态平衡控制建立基础。再次，为提高姿态平衡控制器的控制性能，运用模

8、糊控制的相关知识将非线性特性引入到线性控制器中，补偿被控系统中本身存在的非线性。结合电动独轮车动力学模型的非线性特点与其实际运行情况，制定模糊控制规则表，并通过电动独轮车的小角度启动自平衡和脉冲干扰仿真实验，与线性控制器进行对比实验，验证设计的自适应模糊控制器具