星空体育官方网站 两轮自平衡小车双闭环PID控制设计

两轮自平衡小车的研究意义

1.1 两轮平衡车的研究意义

两轮平衡车是一种能够感知环境、分析判断并控制行为的多功能系统。它是一种移动机器人。在运动控制领域，为了研究控制算法，搭建两轮平衡车来验证控制算法也是非常有用的。这使得两轮平衡车在自动控制领域的理论研究中也作为一个课题而被广泛研究。两轮平衡车模型的建立、分析及控制算法研究是该项目的重点和难点。系统研究的目的是设计一种两轮平衡车星空·体育中国官方网，实现前进、后退、转弯等功能。之后还需要测试车辆是否具备爬坡、越野等功能。高度不稳定的动态模型具有多变量、系统参数耦合、时变、不确定的非线性等特点，是两轮平衡车研究的难点。其运动学中的非完整性约束需要对其进行控制。任务的多样性，也就是说指定的控制任务必须在平衡状态下完成，比如复杂路况下的移动跟踪任务，这给系统设计带来了很大的挑战。因此星空·体育中国官方网，可以说双向平衡车是一个相对复杂的控制系统星空体育app下载入口，对控制方法提出了很高的要求，对控制理论方法提出了很大的挑战。它是该控制方法实施的典型平台，已被该领域的专家获得。受到了极大的关注，并成为控制领域具有挑战性的课题之一。

两轮平衡车是一种控制算法复杂、参数变化较大的复杂系统实验装置。是理论研究和实验模拟的理想平台。对平衡车系统中解控制、不确定系统控制、自适应控制、非线性系统控制等控制方法的研究具有物理意义明显、易于观测的特点，而且平衡车在成本上也不是很昂贵。占地面积小，是一种很好的实验工具。此外，基于此的平衡系统研究能够适应复杂环境下的导航和巡检，在工业生产和社会生活中具有巨大的应用潜力。

两轮平衡车所采用的控制方法主要有：状态反馈控制、PID控制、最优控制、极点反馈控制等，这些控制方法称为传统控制方法。

1.2 本文的研究内容

(1)简单的两轮自平衡车控制系统设计。

(2)基于倒立摆模型的两轮自平衡车数学建模。

(3)利用MATLAB工具分析两轮自平衡车的系统控制方法。

两轮自平衡小车控制系统设计

本章将重点描述两轮自平衡小车的工作原理，并部分讲解小车控制系统的组成。

2.1 两轮自平衡小车基本原理

两轮自平衡车的结构类似于倒立摆。其运动图如图1所示，以电机轴为中心旋转。