基于模糊控制的自平衡小车的研究

Posted 2021-08-31 studyer_domi

•      绪论
  1. 课题研究背景及意义：

随着人类文明的发展，传感器技术、计算机应用技术、机械学、微电子技术、通讯技术以及人工智能技术也得到了飞速的发展。进入21世纪后，在机器人学和机器人技术领域，自平衡小车已成为其中的重要分支。由于其固有的不稳定动力学特性，引发了人们极大的研究兴趣，各种先进的自平衡小车相继诞生。由于其高速灵活在平坦的环境中独特的优越性，获得了广泛的应用。自平衡小车具有良好的自动导引功能，因此在现代物流传送过程中也扮演着重要的角色。随着研究的不断深入，应用领域更加广泛，他们经常需要在路面狭窄崎岖、凹凸不平、恶劣环境下执行高难度工作。因此这是一个值得研究的课题。

双轮自平衡小车最显著的特点是系统多变量、强耦合、非线性和自然不稳定。除此之外还有良好的自平衡能力和机动性能，可以完成自由平衡、定点平衡、自旋、环绕巡航等多种基本的运动模式，鲁棒性好，能应对外部较大的冲击扰动和阶跃扰动，能适应较复杂的外部环境，在崎岖路面上前进，跨越障碍，上下坡道的坡度能达到25°，具有人工“感觉-运动系统”，具有Skinner的操作条件反射理论的操作学习机制，能像人和动物一样，自主地学习运动平衡控制技能。具体优点如下：

1. 结构轻巧、运动灵活敏捷、占地面积小，可以在许多特殊的环境（如空间狭窄的搜救地或拥挤的办公环境）中应用，也可作为交通、运载工具和运动器械等。
2. 操作简单方便，适合大众使用，有一定的经济价值。
3. 驱动功率小，电池能长时间供电，为环保型车提供了新的思路。
4. 可原地转弯，移动方向可以任意改变，操作灵活，弥补了传统多轮布局的特点。

基于这些特点，双轮自平衡小车可以有效地解决如今拥堵的交通问题，从

成为一种新型的代步工具。