基于模糊PD的兩輪自平衡車(chē)的設(shè)計(jì).pdf

1、兩輪自平衡車(chē)是當(dāng)今機(jī)器人研究領(lǐng)域的一個(gè)重要分支，它涵蓋了電子、機(jī)械、自動(dòng)控制與信號(hào)處理等多個(gè)學(xué)科。其結(jié)構(gòu)類(lèi)似于倒立擺，具有非線性、強(qiáng)耦合的特性，是檢驗(yàn)控制算法的經(jīng)典裝置。
　　 自平衡車(chē)兩輪左右平行布置，利用加速度計(jì)與陀螺儀進(jìn)行前后傾斜角度和角速度的檢測(cè)，同時(shí)利用霍爾元件與磁鐵搭配，進(jìn)行自平衡車(chē)轉(zhuǎn)向控制桿左右傾斜角度的檢測(cè)，并將信息輸出給單片機(jī)，通過(guò)控制算法計(jì)算出控制量，驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作，完成自平衡車(chē)前進(jìn)、后退與轉(zhuǎn)向等動(dòng)作。

2、　　 自平衡車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于采用成本低廉的慣性傳感器進(jìn)行準(zhǔn)確的姿態(tài)檢測(cè)與系統(tǒng)的控制算法設(shè)計(jì)。加速度計(jì)信號(hào)噪聲大且易受動(dòng)態(tài)加速度干擾，采用小波閾值去噪，可以有效去除噪聲;采用互補(bǔ)濾波對(duì)加速度計(jì)和陀螺儀輸出信號(hào)進(jìn)行融合，可以抑制動(dòng)態(tài)加速度的干擾，但同時(shí)輸出的波形存在過(guò)沖問(wèn)題。通過(guò)系統(tǒng)辨識(shí)，建立一個(gè)系統(tǒng)，可以有效去除過(guò)沖。通過(guò)三種信號(hào)處理方法共同作用，可以準(zhǔn)確并及時(shí)的采集到自平衡車(chē)姿態(tài)信息，為控制算法的設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。
　　 針對(duì)自

3、平衡車(chē)數(shù)學(xué)模型過(guò)于理想化，且系統(tǒng)非線性等特點(diǎn)，本文采用模糊PD控制算法，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)自平衡車(chē)的控制。利用MATLAB的模糊控制工具箱，通過(guò)制定自平衡車(chē)控制規(guī)則，設(shè)計(jì)出適合控制自平衡車(chē)系統(tǒng)的模糊控制器，用來(lái)整定PD算法的參數(shù)。算法仿真時(shí)，為更加貼近實(shí)際，用ADAMS建立自平衡車(chē)三維模型，取代理論推導(dǎo)的數(shù)學(xué)模型，并與simulink聯(lián)合仿真。通過(guò)仿真對(duì)比，證實(shí)了模糊PD算法能夠有效抑制系統(tǒng)的超調(diào)量與震蕩。最后將模糊控制器轉(zhuǎn)化為模糊控制查詢表，使