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两轮自平衡电动车的建模与控制研究
| 论文题名： | 两轮自平衡电动车的建模与控制研究 |
| 关键词： | 惯性传感器;自抗扰控制算法;MATLAB仿真;两轮自平衡电动车;滤波融合 |
| 摘要： | 本文介绍了两轮自平衡电动车平衡的原理，然后利用动力学方法来分析两轮自平衡电动车的物理学方程，以得到它的非线性模型。采用加速度计与陀螺仪两个惯性传感器，然后经过Kalman滤波融合得到比较精度的角度和角速度信号。 由于两轮自平衡电动车系统的使用者和行驶条件的不确定，导致控制器的参数会有所变化，为了更好地控制系统，通过对比现在的各种针对它的控制算法的基础上，借鉴韩京清研究员创立的自抗扰控制算法，提出了基于自抗扰控制算法的两轮自平衡电动车自适应控制算法。主要是利用自抗扰控制算法中的扩张状态观测器来估算系统中能够影响控制输出的所有扰动之和，用估算出来的总扰动来对控制器进行补偿，以达到自适应的控制效果。采取的反馈形式中，有两个反馈控制增益需要用LQR方法来大致确定其范围，所以这里需要先将非线性状态方程线性化，再测试系统的已知参数，用MABLAT来仿真验证适宜地反馈控制增益的大小。 最后，利用实验室现有的条件，搭建了两轮自平衡电动车的实验平台，设计了相应的硬件和软件，实现基于自抗扰控制算法。实验结果表明该系统具有良好的控制效果，可靠性高，灵活性好，从而验证了理论分析的正确性与该两轮自平衡电动车设计方案的可行性。 |
| 作者： | 胡建 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 颜钢锋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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