探究两轮自平衡小车的模糊滑模控制研究

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1、西安电子科技大学硕士学位论文两轮自平衡小车的模糊滑模控制研究姓名：孙泓申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：屈胜利20080101摘要两轮自平衡小车是一种特殊轮式移动机器人，其动力学系统具有多变量、非线性、强耦合、参数不确定等特性，是研究各种控制方法的一个理想平台。本文在总结和归纳了两轮自平衡小车的研究现状后，首先对两轮自平衡小车的硬件和软件体系结构进行了设计，接着对两轮自平衡小车的系统结构和非线性数学模型进行了相关的分析。随后通过对滑模变结构控制原理、特性、抖振产生原因及削弱方法的分析，在传统趋近律变结构

2、控制的基础上提出了基于自适应指数趋近律和广义卡尔曼滤波趋近律的滑模控制，并将这两种控制器分别用来控制两轮自平衡小车，仿真结果表明改进的滑模控制器能明显削弱抖振。最后结合滑模控制和模糊控制各自的优点，设计了基于模糊自适应调节的滑模控制器以用于两轮自平衡小车的控制，该控制器利用模糊逻辑对滑模控制的切换增益进行实时调整，以达到削弱抖振的目的，仿真结果表明该控制器能有效削弱抖振，并对负载扰动和系统参数的变化具有较好的鲁棒性。关键词：两轮自平衡小车变结构控制Kalman滤波模糊控制AbstractThetwo。wheelself-

3、balancedvehicleiSaspecialkindofwheeledmobilerobot,whichisallidealplatformtostudyccgalncontrolmethodsbecauseofitsdynamicscharacteristic，suchasmulti-variable，non-linear,strong·coupling，uncertain-parameter,etc．Afterconcludingandsummarizingthecurrentresearchstatusoft

4、hetwo-wheelself-balancedvehicle，thispaperdesignsthesoRwareandhardwareofthetwo-wheelself-balancedvehicle，analysisonsystemstructure、non-linearmathematicsmodelalealsobegiven。Then,byanalyzingtheprinciple、characteristic、thereasonwhyvibrationiSgeneratedandweakenedofsli

5、dingmodeVSC(Ⅵ耐able—StructureContr01)．thispaperproposestwokindsofnewVSCcontrollers，onebasedonadaptiveregulationofreachinglaw,theotherbasedongeneralizedkaLrnanfilter,andappliestheminthetwo-wheelself-balancedvehicle．Thesimulationresultsshowthattheimprovedmethodsweak

6、envibrationobviously．Atlast,withthecombinationofthemeritsofslidingmodeVSCandfuzzycontrol，thispaperdesignsaslidingmodecontrollerbasedonfuzzycontrol，whichadjuststheswitchgainofslidingmodeVSCinrealtimebyusingfuzzylogic．nesimulationresultsshowthatthiscontrollerCandec

7、reasechatteringeffectivelyandhasrobustnesstoloaddisturbanceandsystemparameterschange．Keyword：Two-wheelSelf-balancedVehicleVariable·StructureControlKalmanFilterFuzzyControl西安电子科技大学学位论文独创性(或创新性)声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包

8、含其他人己经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它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做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名：刭。泣关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和