[发明专利]一种两轮自平衡机器人的控制方法及系统

说明书

本发明实施例的方法中提出了一种两轮自平衡机器人的控制方法。该方法在基于两轮自平衡机器人的各状态数据，构建系统的准线性变参数模型后，对准线性变参数模型的输出进行等距采样后，通过Hammersley采样方法进行高维采样；然后将准线性变参数模型转换成线性矩阵不等式，并基于鲸鱼算法对所述线性矩阵不等式进行优化求解，经过循环筛选后得出最优参数；最后通过设置该最优参数对两轮自平衡机器人进行控制。通过上述方法往往可以获得最优解，可以提高两轮自平衡机器人控制的准确性。

【技术领域】

本发明涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种两轮自平衡机器人的控制方法及系统。

【背景技术】

现有技术的两轮机器人控制方法中，通过使用TPDC(Tensor Product Transfor-mation based Parallel Distribution Compensator，张量积并行分布补偿控制器)来设计线性矩阵不等式，通过求可行解得到TPDC的增益参数从而实现两轮机器人的控制。但是通过上述方法往往无法达到最优解甚至次优解，严重影响两轮机器人控制的准确性。

【发明内容】

有鉴于此，本发明实施例提供了一种两轮自平衡机器人的控制方法及系统。

一方面，本发明实施例提供了一种两轮自平衡机器人的控制方法，该方法包括：

S1、基于两轮自平衡机器人的各状态数据，构建系统的准线性变参数模型；

S2、对准线性变参数模型的输出进行等距采样后，通过Hammersley采样方法进行高维采样；

S3、将准线性变参数模型转换成线性矩阵不等式；

S4、基于鲸鱼算法对所述线性矩阵不等式进行优化求解，经过循环筛选后得出最优参数；

S5、通过设置该最优参数对两轮自平衡机器人进行控制。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，在所述S1之前，所述方法还包括：

建立基于两轮自平衡机器人的测试平台；

所述测试平台包括驱动器、控制器、工控机、两个车轮、陀螺仪和触摸屏，所述驱动器和控制器通过工控机进行连接，两个所述车轮使用同轴直流伺服电机连接，所述陀螺仪与控制器连接以控制两轮自平衡机器人系统的俯仰状态，所述触摸屏用于显示状态数据。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述准线性变参数模型具体包括：

假设1：忽略车轮的阻尼扭矩和干扰力；

假设2：车体和车轮为“T”形体；

假设3：f_dRL＝f_dRR＝f_dp＝0，其中，f_dRL为车体左轮与地面之间的摩擦力，f_dRR为车体右轮与地面之间的摩擦力，f_dp为两个车轮和机器人本体之间的摩擦力；

构建系统的准线性变参数模型具体如下：

a₁＝(-3gcosx₂ sinc(x₂/π))/(4h₁)

a₂＝Lh₂/h₁

a₃＝(3/(4L)+9cos² x₂/(16Lh₁))gsinc(x₂/π)