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申请/专利权人：西北工业大学
摘要：本发明涉及一种单球平衡机器人姿态自平衡控制方法，采用欧拉‑拉格朗日方程法建立动力学模型，构造动力学微分方程组，得出了输入力矩与姿态的关系；根据现代控制理论的方法对机器人系统的能控能观性进行预分析，设计一种超前校正串联网络，实现了单球平衡机器人的姿态自平衡控制。本发明方法解决了参数无法测量的问题，减少工作量，扩展了实际工程应用范围。
主权项：1.一种单球平衡机器人姿态自平衡控制方法，其特征在于步骤如下：步骤1：使用欧拉-拉格朗日方程法建立机器人的动力学模型将机器人的运动投影到XOZ和YOZ两个平面下分别建立动力学模型，其中XOZ平面投影模型的拉格朗日动力学微分方程组： 式中，为加速度产生的惯性力矩阵，为离心力矩阵，Gqxz为引力矩阵，τsys，xz为系统所受力矩；步骤2：单球平衡机器人姿态自平衡的能控性分析XOZ平面下机器人系统的状态空间方程为 yX＝CXxX式中，xX，uX分别为系统的状态变量和系统的输入力矩，AX、BX、CX分别为系统矩阵、输入矩阵和输出矩阵；状态变量xX和系统的输入力矩qxz分别为 uX＝τsys，xz 其中，为线性化后的惯性力矩阵；判断系统状态是否完全能控，若则系统状态完全能控，否则不完全能控；步骤3：设计单球平衡机器人姿态自平衡控制器在系统最大能够倾倒角度范围内对系统的微分方程组进行线性化，取如下近似cosθ≈1sinθ≈θ 在XOZ平面下对于线性化后的系统微分方程组进行拉氏变换可得 式中，M′、G′分别为线性化后的惯性力矩阵和引力矩阵，g为重力加速度；整理后可得开环传递函数 对于发散的开环传递函数Gs采用根轨迹法按照一定性能指标设计一种串联校正网络对系统进行校正，使系统能够快速收敛以实现对机器人姿态的控制；通过XOZ、YOZ两个平面下姿态自平衡控制器线性叠加合成，实现机器人姿态自平衡控制。
全文数据：
权利要求：
百度查询： 西北工业大学 一种单球平衡机器人姿态自平衡控制方法
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