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两轮自平衡机器人的LQR实时平衡控制

来源:    作者:     发布时间:2014-02-19 15:47:42     点击数:
7.jpg

控制系统的主要目的是使所有的系统状态在最短的时间内收敛到零。这一目标将是不可能实现的。因为一个无限大的控制力是不存在的,因此对系统的响应需要做一些折中。矩阵的高权重表示较少的电机控制用来平衡系统。为了平衡系统,线性位置,和线性速度的低增益值将导致机器人继续移动。这种情况的仿真结果如图6所示。

图7所示以高增益增加状态权重的仿真结果,这将减少机器人位置的稳定时间。但是电机不能与理想的响应相匹配.因为所需的转矩超过了最大电机的转矩。14.jpg

图8所示为以高增益为倾斜角加权的仿真结果,这将损害其他状态的稳定时间和响应。15.jpg

5结语

本文探讨了基于倒立摆模型的两轮自平衡机器人系统的动态性,设计了LQR控制器用于平衡机器人。从LQR仿真中获得的增益矩阵在LEGO两轮自平衡机器人中实现了实时控制。LQR控制器在平衡两轮自平衡机器人时表现出了令人满意的结果,在测试过程中,通过微调机器人轮子能够保持其垂直位置。

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