两轮自平衡机器人的动力学建模与模糊进化极点配置控制

段学超, 袁俊, 满曰刚

段学超, 袁俊, 满曰刚. 两轮自平衡机器人的动力学建模与模糊进化极点配置控制[J]. 信息与控制, 2013, 42(2): 189-195. DOI: 10.3724/SP.J.1219.2013.00189
引用本文: 段学超, 袁俊, 满曰刚. 两轮自平衡机器人的动力学建模与模糊进化极点配置控制[J]. 信息与控制, 2013, 42(2): 189-195. DOI: 10.3724/SP.J.1219.2013.00189
DUAN Xuechao, YUAN Jun, MAN Yuegang. Dynamical Modeling and Fuzzy Evolutionary Pole Placement Control for a Two-wheeled Self-balancing Robot[J]. INFORMATION AND CONTROL, 2013, 42(2): 189-195. DOI: 10.3724/SP.J.1219.2013.00189
Citation: DUAN Xuechao, YUAN Jun, MAN Yuegang. Dynamical Modeling and Fuzzy Evolutionary Pole Placement Control for a Two-wheeled Self-balancing Robot[J]. INFORMATION AND CONTROL, 2013, 42(2): 189-195. DOI: 10.3724/SP.J.1219.2013.00189
段学超, 袁俊, 满曰刚. 两轮自平衡机器人的动力学建模与模糊进化极点配置控制[J]. 信息与控制, 2013, 42(2): 189-195. CSTR: 32166.14.xk.2013.00189
引用本文: 段学超, 袁俊, 满曰刚. 两轮自平衡机器人的动力学建模与模糊进化极点配置控制[J]. 信息与控制, 2013, 42(2): 189-195. CSTR: 32166.14.xk.2013.00189
DUAN Xuechao, YUAN Jun, MAN Yuegang. Dynamical Modeling and Fuzzy Evolutionary Pole Placement Control for a Two-wheeled Self-balancing Robot[J]. INFORMATION AND CONTROL, 2013, 42(2): 189-195. CSTR: 32166.14.xk.2013.00189
Citation: DUAN Xuechao, YUAN Jun, MAN Yuegang. Dynamical Modeling and Fuzzy Evolutionary Pole Placement Control for a Two-wheeled Self-balancing Robot[J]. INFORMATION AND CONTROL, 2013, 42(2): 189-195. CSTR: 32166.14.xk.2013.00189

两轮自平衡机器人的动力学建模与模糊进化极点配置控制

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(51175397,51105290)
详细信息
    作者简介:

    段学超(1981-),男,博士,副教授.研究领域为机器人技术,欠驱动机械系统的建模与控制.袁俊(1988-),男,硕士生.研究领域为机电一体化技术.满曰刚(1988-),男,硕士生.研究领域为动力学系统的建模与分析.

    通讯作者:

    段学超,xchduan@xidian.edu.cn

  • 中图分类号: TP273

Dynamical Modeling and Fuzzy Evolutionary Pole Placement Control for a Two-wheeled Self-balancing Robot

  • 摘要: 针对两轮驱动的自平衡机器人(TWSBR)系统,提出了一种模糊进化型极点配置(FEPP)控制方法.采用拉格朗日方法进行了两轮自平衡机器人的动力学建模,通过将其在平衡位置进行微偏线性化,得到了系统的线性化标称模型.对该6阶欠驱动系统设计了FEPP控制器,分别实现了两轮自平衡机器人的动态镇定和行走控制,仿真和实验结果验证了所提出的控制算法在处理欠驱动、不稳定、多变量耦合系统中的有效性.
    Abstract: A fuzzy evolutionary pole placement (FEPP) approach is proposed for the two-wheeled self-balancing robot (TWSBR) system. The dynamical model of the TWSBR is firstly established based on Lagrangian formulation. The tangent linearization of the model at its equilibrium yields to the linearization nominal model. For the sixth-order underactuated system, the FEPP controllers are synthesized to achieve dynamic balancing and motion control of the TWSBR. Simulation and experiment results verify the effectiveness of the FEPP control strategy in dealing with underactuated, unstable and multi-variable coupled systems.
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-04-15
  • 发布日期:  2013-04-19

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