两轮自平衡机器人的运动控制

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4、得的研巧成果。本论文中除引文外，所有实验、数据和有关材料均是真实的。本论文中除引文和致谢的内容外，不包含其他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了声明并表示了谢意。学位论文作者签名：日期；义。学位论文使用授权声明研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属南京师范大学。学校有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可Ｗ借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可Ｗ采用影印、复印等手段保存、汇编本学位论文。学校可向国家有关机关或机构送交论文的电子和纸质文档，允许论文被查阅和借阅。（保密论文在解密后遵守此规

5、定）保密论文注释：本学位论文属于保密论文，密级：保密期限为年。学位论文作者签名：指导教师签名：、。心曰期：曰期：备ｉ／心，＾摘要一种基于倒立摆模型的复杂非线性系统两轮自平衡机器人是，是验证各类控制算法的良好实验平台。两轮自平衡机器人具有体积小、结构紧凑、机动能为强的特点一，在狭小环境中具有出色的表现。作为种方便、环保的交通工具，在步行街等场合有着广泛的应用前景。本文Ｗ两轮自平衡机器人为研究对象，，Ｗ实现机器人的运动控制为目标对运动控制中的如下问题进行了研究：１．分析惯性传感器陀螺仪和加速度计的动，、静态特性建立各自的误差

6、模。型根据惯性传感器的特性，结合卡尔曼滤波理论，实现多惯性传感器信息融合，最终实现机器人的姿态解算。２．应用牛顿力学方法建立两轮自平衡机器人的数学模型，并分析了机器人的运动特点。结合机器人机械结构及数学模型将机器人的运动控制分为姿态控制、速度控制和方向控制Ｈ项控制任务。３．根据两轮自平衡机器人的数学模型，分析机器人Ｈ项控制任务之间的賴合关系和动态实现过程。应用拉开Ｈ项控制任务工作频率的方法，实现Ｈ项控制任务之间的相对独立。针对机器人实际运行中可能存在的异常状态，对常规ＰＩＤ＂＂一控制器予Ｗ改进。提出种快计算，慢输出的速度控制方法，更好的实现了一

7、两轮自平衡机器人的运动控制。提出种双速度环速度控制算法，实现了机器人速度控制和方向控制在车轮层面上的闭环控制。４．利用自斤设计的两轮自平衡机器人硬件平台设计实验，验证了上述姿态解算、运动控制方法的有效性和可行性。考虑机器人实际运行的客观需要介绍了两轮自平衡机器人的安全保护策略。理论分析与实验结果表明，本文研究的姿态解算方法及运动控制策略是有效的。限于实验平台等因素，虽然与实际的载人代步工具相比在运行速度、安全保一护等方面还存在着