一种基于部分已知参数的两轮自平衡机器人控制方法技术
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及两轮自平衡机器人控制领域，尤其涉及一种基于部分已知参数的两轮自平衡机器人控制方法。
技术介绍
两轮自平衡机器人是一种利用传感器感知自身状态，然后通过控制算法控制马达转动，从而实现自平衡。近年来，随着两轮自平衡机器人技术不断完善以及成本不断降低，逐渐成为更多人接受的代步工具，使两轮自平衡机器人开始从实验研究阶段转变为大众型的代步工具，其所面临的环境和任务也越来越复杂。目前市场上有各种类型的平衡机器人，大多使用PID控制算法，该算法通过采集两轮自平衡机器人当前角度并计算与目标角度的偏差，在将这个偏差进行比例、积分、微分运算计算出马达控制量从而实现两轮自平衡机器人自平衡。这种算法简单实用但并不是最理想的控制器，因为在复杂的运行环境中，该算法在很多时候处理的并不是很好，比如，该方法在外界存在干扰时，就会使控制出现抖震，在干扰特别大时，还会使平衡车失去平衡；同时，PID算法使用比例、积分、微分这三个成员进行线性组合也是不合理的，这种线性组合的方式会使其在系统鲁棒性和系统稳定性上无法两者兼顾，提高鲁棒性会使稳定性降低，反之提高稳定性则降低鲁棒性。与此同时，两轮自平衡机器人在使用过程中会逐渐老化，或者其运行环境发生巨大变化时，其固有参数会随之发生变化，比如，转子(轮胎)转动惯量Jm，会随着摩擦力变化而改变，以及其他一些物理参量也会在使用过程中发生变化。虽然这些固有参数的变化是缓慢的，但长期积累也会对控制器的输出造成影响，从而使系统变得不稳定，然而，现有技术的控制器并未考虑上述因素对其造成的影响。故，针对目前现有技术中存在的上述缺陷，实有必要进行研究，以提...
【技术保护点】
一种基于部分已知参数的两轮自平衡机器人控制方法，其特征在于，包括以下步骤：在主控芯片中设置控制器，所述控制器至少包括角度鲁棒控制器、角度滑模控制器、速度鲁棒控制器和速度滑模控制器；获取自平衡机器人的运动参数，该运动参数至少包括期望速度实际速度实际角度θ和角速度以期望速度和实际速度的速度误差ev作为速度鲁棒控制器和速度滑模控制器的输入信号，获取期望角度θr；以期望角度θr和实际角度θ的角度误差eθ和角速度作为角度鲁棒控制器和角度滑模控制器的输入信号，控制输出电压U从而驱动电机系统运动；其中，控制器的输出方程为：其中，U0为角度滑模控制器的输出量，U1为角度鲁棒控制器的输出量；角度鲁棒控制器的输出方程为：U1=-a430·θr+k11·eθ+k12·e·θ;]]>角度滑模控制器的输出方程为：U0=-sign(s1)·(|k11·eθ|+|k12·e·θ|+P&OverBar...
【技术特征摘要】
1.一种基于部分已知参数的两轮自平衡机器人控制方法，其特征在于，包括以下步骤：在主控芯片中设置控制器，所述控制器至少包括角度鲁棒控制器、角度滑模控制器、速度鲁棒控制器和速度滑模控制器；获取自平衡机器人的运动参数，该运动参数至少包括期望速度实际速度实际角度θ和角速度以期望速度和实际速度的速度误差ev作为速度鲁棒控制器和速度滑模控制器的输入信号，获取期望角度θr；以期望角度θr和实际角度θ的角度误差eθ和角速度作为角度鲁棒控制器和角度滑模控制器的输入信号，控制输出电压U从而驱动电机系统运动；其中，控制器的输出方程为：其中，U0为角度滑模控制器的输出量，U1为角度鲁棒控制器的输出量；角度鲁棒控制器的输出方程为： U 1 = - a 430 · θ r + k 11 · e θ + k 12 · e · θ ; ]]>角度滑模控制器的输出方程为： U 0 = - s i g n ( s 1 ) · ( | k 11 · e θ | + | k 12 · e · θ | + P ‾ 1 ′ + | a 430 · e θ | + | λ e · θ | ) ; ]]>其中，期望角度θr满足为速度滑模控制器的输出量，为速度鲁棒控制器的输出量；速度鲁棒控制器的输出方程为： θ · r 1 = β · a 230 · θ + ...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈龙，胡华，满志红，黄明，马学条，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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