[发明专利]一种两轮自平衡机器人自适应滑模变结构控制方法

摘要

本发明公开了一种两轮自平衡机器人自适应滑模变结构控制方法，根据经典力学分析法和基于能量分析的Lagrange算法建模如下两轮自平衡机器人的动力学方程并根据该动力学方程设计出滑模变结构控制器；滑模变结构控制器包括速度滑模变结构控制器和角度滑模变结构控制器，速度滑模变结构控制器和角度滑模变结构控制器相互反馈，其反馈方程为θr＝βV；采用基于函数逼近方式对系统进行自适应控制。采用本发明的技术方案，使建模过程更加精简且全面、增强系统的鲁棒性、提高系统的响应速度；同时由于系统的速度和角度存在相互反馈关系，当系统的倾角过大时，系统会自动降速，速度降低的同时，会自动回到平衡位置，在面对不同路面条件的情况下，系统能够自适应外部环境以及大范围负载的变化，从而保证系统的安全与稳定。

主权项

一种两轮自平衡机器人自适应滑模变结构控制方法，其特征在于，包括以下步骤：根据经典力学分析法和基于能量分析的Lagrange算法建立如下两轮自平衡机器人的动力学方程：{θ··=a1θ+b1U+c1ev+d1e·v=a2θ+b2U+c2ev+d2---(1)]]>并根据上述动力学方程设计出滑模变结构控制器；其中，U为滑模变结构控制器的输出控制信号，θ为两轮自平衡机器人的车体偏角，ev＝V‑Vr为当前速度V和参考速度Vr的速度差，a1、b1、c1、d1、a2、b2、c2、d2为两轮自平衡机器人的模型参数；采集传感信号并以此作为滑模变结构控制器的输入参数；所述滑模变结构控制器根据其输入参数输出控制信号；根据滑模变结构控制器输出控制信号，对系统进行平衡以及速度控制，以及利用转向电位器信号，对系统进行转向控制，两者共同控制电机运动；检测两轮自平衡机器人的当前速度信息并将其反馈至滑模变结构控制器的输入端，作为滑模变结构控制器的输入参数之一。