两轮自平衡倒立摆式机器人的建模与控制

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1、分类号：密级１０１５１单位代码ＵＤＣ：＠乂４洛事乂学全日制应用型硕壬研究生学位论文、两轮自平衡倒立摆式机器人的建模与控制付任指导教师徐进学教授企业导师刘玉庆高级工程师申请学位类别工程硕±工程领域控制工程学位授予单位大连海事大学２０１６年６月分类号密级ＵＤＣ１０１５１单位代码大连海事大学工程硕±学位论文两轮自平衡倒立摆式机器人的建模与控制（学位论文形式：应用研究）付任指导教师徐进学职称教授企业导师刘玉庆职称高级工程师学位授予单位

2、火连海巧人学Ｉ中请学位类别工程硕±Ｘ粗领域持制；巧论文完成日期２０化年６月答辩日期２０１６年６Ｊｊｒｍ蚕货公ｍＭ－ｗｈｅｅｆ－ＴｈｅｏｄｅｌｉｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌｏｆＴｗｏｌｅｄＳｅｌｂａｌａｎｃｅｄｇＩｎｖｅｒ化ｄＰｅｎｄｕｌｕｍＲｏｂｏｔＡｔ：ｈｅｓｉｓＳｕｂｍｉｔｔｅｄｔｏＤａｌｉａｎＭａｒｉｔｉｍｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＩｎｐａｒｔｉａｌｆｕｌｆｉｌｌｍｅｎｔｏｆｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｏｒｔｈｅｄｅｇｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｉｎｅｅｒｉｎｇｇｂｙＦｕＲｅｎ

3、ＣｏｎｔｒｏｌＥｎｉｎｅｅｒｉｎ（ｇｇ）ＴｈｅｓｉｓＳｕｅｒｖｉｓｏｒ：ＰｒｏｆｅｓｓｏｒＸｕＪｉｎｘｕｅｐＪｕｎｅ２０１６大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明立进行研究工作所取得的成果，本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独撰写成硕±学位论文Ｊ例鴻巧＾續抑私疏建旅含旅除论文，中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体均己在文中Ｗ明确方式称明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体己经公开发表或未公开发表的成果。本卢明的化律责任山本人承担。学位论文作莉签名：婦伶学位论文版权使用授权书

4、本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研究生学，即位论文的规定；大连海事火学巧权保留并向因家有关部口或机构送交学位论。文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅本人授权大连海事大学可Ｗ将本＇ｌｌ，也《州影印、缩印或车Ｉ学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索ｊ描等复制乎段保巧和汇编学位论文。同意将本学位论义收或到《中阳优巧阳硕？｜｜；（）．｜（屯／杂志社）、《｜学位论文令文数据库》中国学术期刊光盘版｜｜学位论》（中国科学技术信息研究所，并Ｗ化子出版物形式义全文数掘库）等数据库中。出版发行和提供信息服务。保密的论文在解密后遵守此规定□

5、巧。：保密年解密后适用本授权书本学位论文属于／＂＂不保密田（巧化Ｗｈ方框内打Ｖ）论文作者签名：令导师签名曰期。（年６月叫曰咬占中文摘要摘要两轮自平衡倒立摆式机器人系统具有强非线性、多变量和自然的不稳定性，是验证控制算法的良好平台、灵活性强，可。轮式倒立摆的体积小、结构简单。工作，因此由于其在狭小或者相对危险的地方，能够载人载物并具有较低耗能自身的动力学特性和其广泛的应用背景，两轮自平衡倒立摆式机器人系统的控制研究得到格外的关注。本文Ｗ轮式倒立摆为研究对象，针对轮式倒立摆的平衡和速度跟踪问题进行了研究，将巧到的非线性模型。首先采

6、用牛顿力学建立了轮式倒立摆的数学建模分解成个衡化进子系统和转向子系统。作为研究的带点，ｆ衡前进子系统采用双■，蒂次趋近律进行控制。通过仿真实验发现系统的响应曲线化化化的巧扼。因，此为了减小抖振，引入了边界层对趋近律进行改进，使系统达到稳定并减小抖振实现对系统的平衡控制。研究轮式倒立摆的速度跟踪问题。滑模面设汁成速度跟踪误差和倾角跟踪误差加权和的形式。在控制器的设计。并通过滑模的到达条件得到了系统的控制律中。，证明设计，将模型的不确定性和外部干扰也考虑在内最后对系统进行仿真的非线性滑模控制器能够实现对轮式倒立摆的速度跟踪控制。关键词：轮式倒立摆；滑模控制；趋近

7、律；速度跟踪控制英文欄耍ＡＢＳＴＲＡＣＴＴｗｏ－－ｗｈｅｅｌｅｄｓｅｌｆｂａｌａｎｃｅｄｉｎｖｅｒｔｅｄｐｅｎｄｕｌｕｍｒｏｂｏｔｓｙｓｔ：ｅｍｂｅｃｏｍｅｓａｇｏｏｄ－ｍｕｔｆ１ｆｅｃｏｎｔｒｏｌａｌｉ化ｓｔｒｏｎｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｌｔｉｌｅｖａｒｉａｂｌｅｓａｎｄｌａｂｒｍ；ｏｖｅｒｉ化ｏｒｉ化ｍｗｇｙｐｙｇ，ｐｎａｔｕｒａｌｉｎｓｔａｂｉｌ．Ｔｔｔｉ