模糊滑模控制在两轮自平衡机器人中的应用研究

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1、周内图书分类号：TP273工学硕士学位论文模糊滑模控制在两轮自平衡机器人中的应用研究硕士研究生：导．师：申请学位级别：学科、专业：所在单位：答辩日期：授予学位单位：王胜达武俊峰工学硕士控制理论与控制工程自动化学院2013年3月哈尔滨理工大学ClassifiedIndex：TP273DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringCandidate：Supervisor：WangShengdaWuJunfengAcademicDegreeAppliedfor：Maste

2、rofEngineeringSpecialty：一ControlTheoryandControlEngineeringDateofOralExamination：March，2013University：HarbinUniversityofScienceandTechnology㈣堕㈣垡燮哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《模糊滑模控制在两轮自平衡机器人中的应用研究》是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中

3、除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：王只生睦日期：如侈年手月／El哈尔滨理工大学硕士学位论文使用授权书《模糊滑模控制在两轮自平衡机器人中的应用研究》系本人在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间在导师指导完下成的硕士学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨理工大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门提交论文和电

4、子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理工大学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于保密ID，在年解密后适用授权书。不保密√。(请在以上相应方框内打√)作者签名：到笠盘日期：勿／罗年和／13导师签名年月日哈尔滨珲工人学工学硕上学位论文模糊滑模控制在两轮自平衡机器人中的应用研究摘要自平衡两轮小车是一种结构简单、体积小、运动灵活的轮式机器人，类似于一级倒立摆，可以实现零半径转向以及复杂路径的跟踪，鉴于以上自平衡两轮小车的优点，在实际的军用领域与民用领域都有

5、着广泛的前景，同时自平衡两轮机器人本身是一个非线性的，强耦合的并且具有多个变量的复杂系统，也给控制理论的应用提出了更高的要求，成为了检验各种控制理论和方法的理想平台。本文以固高公司生产的GBOTl001自平衡两轮机器人为研究对象，主要研究其运动控制问题。首先，采用牛顿力学的定律建立了自平衡两轮机器人非线性的数学模型，并且在平衡点附近进行系统模型的线性化处理。对系统的能观性、能控性以及稳定性进行了分析，将系统解耦为平衡与前进子系统和转向子系统。其次分析了系统的运动学方程。通过对滑模变结构控制理论基本原理、系

6、统设计方法的分析，在传统趋近律变结构控制的基础上提出了模糊滑模变结构控制，仿真结果表明经过改进的滑模变结构控制明显的削弱了系统的抖振。最后，将模糊滑模控制器应用到自平衡两轮机器人平台进行实时控制，并对其进行实时平衡控制、前进控制、转向控制、后退与转向控制，验证我们设计的控制器的可行性，经过反复的调试参数，机器人系统取得了平稳直立、快速行走，平稳转向的预期目标。关键词自平衡两轮机器人；解耦；模糊控制；变结构控制哈尔滨理工人学工学硕士学位论文ResearchonFuzzySlidingModeControlo

7、fTwo-wheeledAbstractThetwo·wheeledself-balancingsystemisakindofrobotswithsimplestructure，smallvolume，sportsagile，similartothesingleinvertedpendulum，whichiseasytorealizezeroradiusturnandcomplicatedpathtracking．Becauseofitsadvantages．thetwo—wheeledself-bala

8、ncingrobotshaveattractedgreatinterestinactualmilitaryfieldandcivilianfield．Inaddition,two—wheeledself-balancingrobotisanonlinear，strongcouplingcomplexsystemwithmultiplevariables．Soitneedsmoremethodtomeettheapplicati