滑模变结构方法在两轮自平衡机器人上的应用研究

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1、国内图书分类号：TP273工学硕士学位论文滑模变结构方法在两轮自平衡机器人上的应用研究硕士研究生：李月导师：武俊峰申请学位级别：工学硕士学科、专业：控制理论与控制工程所在单位：自动化学院答辩日期：2013年3月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassifiedIndex：TP273lIIlllllIllllUlIllUlllllllIIIY2413359DissertationfortheMasterDegreeinEngineering一TheResearchontheAppficationofTwo．-WheeledSelf-Balanci

2、ngRobotBasedonMethodofVariableStructureControlCandidate：Supervisor：AcademicDegreeAppliedfor：Specialty：LiyueWuJunfengMasterofEngineeringControlTheoryAndControlEngineeringDateofOralExamination：March，2013University：HarbinUniversityofScienceandTechnology哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明

3、：此处所提交的硕士学位论文《滑模变结构方法在两轮自平衡机器人上的应用研究》，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：日期：挪年牛月／日哈尔滨理工大学硕士学位论文使用授权书《滑模变结构控制在两轮自平衡机器人系统中的应用研究》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

4、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口，在年解密后适用授权书。不保密留。(请在以上相应方框内打、J)作者签名：导师签名：日期：训侈年中月／日日期：年月日哈尔滨理T大学工学硕=}：学位论文滑模变结构方法在两轮自平衡机器人上的应用研究摘要滑模变结构控制理论最早出现在上个世纪中期，其最突出的优点就是针对系统的参数摄

5、动和外部扰动都有着良好的鲁棒性能，但本身也有不足之处，系统存在着一定的抖动现象。所以减小系统抖动是滑模变结构理论能够很好发展应用的前提。两轮自平衡机器人与倒立摆原理相似。该系统具有一定时变性、多变量性、非线性和参数不确定性。在实际应用过程中，随着环境的不断变化，路面状况和小车本身载物情况，在很大程度上会影响系统性能。本文基于两轮自平衡机器人研究和验证滑模变结构算法所设计的控制器具有良好的稳定特性，并在实时控制中得到验证。本文首先介绍了滑模变结构控制理论基础，滑模变结构控制的概念、基本原理和性质。系统经过数学建模及线性化后再把系统解耦，可以得到

6、位移倾角系统和转弯系统。根据滑模变结构理论设计了基于指数趋近律的控制器。在此基础上对趋近律控制器进行了改进，提出了准滑模控制器和自适应滑模控制器。对两轮自平衡机器人进行MATLAB仿真，同时检验了改进后的控制器对外界抗干扰能力和系统参数不确定性的控制效果。最后经实时控制两轮自平衡机器人能够平稳的运行及转弯，从而验证了控制算法的可行性。关键词两轮自平衡机器人；滑模变结构控制；机器人实时控制哈尔滨理工大学T学硕士学位论文TheResearchontheApplicationofTwo·-wheeledSel‘BalancingRobotBased

7、ontheMethodofriableStructureControlAbstractSlidingmodevariablestructurecontroltheoryappearedinthemid—centuryfirstly,itsoutstandingadvantagehasagoodrobustperformancewithintheparameterspertu】．bationandexternalinterference，butithasinadequaciesofjitterphenomenon．Sotheapplicatio

8、npremiseofthevariablestructuretheoryisreducingthejitter．Thetwowheeledself-balancin