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题名无人自行车的自适应非奇异终端滑模平衡控制研究
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作者
黄用华
任仰华
庄未
骆泽众
梁子彦
侯冬利
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机构
桂林电子科技大学机电工程学院
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出处
《测控技术》
2024年第10期37-48,75,共13页
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基金
国家自然科学基金(52165001,51865005,51765011)
广西自然科学基金(2018GXNSFAA281297,2018GXNSFAA281301)。
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文摘
无人自行车会受到内部参数摄动、负载扰动、外部地况变化干扰等不确定性因素的影响,为了提升系统侧向的稳定控制性能,提出一种融合自适应非奇异终端滑模控制(Adaptive Non-Singular Terminal Sliding Mode Control, ANSTSMC)和线性扩张状态观测器(Linear Expansion State Observer, LESO)的平衡运动控制方法。首先,利用无人自行车线性变参数(Linear Parameter Varying, LPV)模型设计一种LESO来估计系统的总扰动,并将观测到的扰动补偿到控制策略中;然后,结合系统状态设计自动滑模切换增益,构建自适应非奇异终端滑模控制器,迫使无人自行车状态快速收敛到竖直的平衡点。数值仿真结果表明:当受到不同负载和不同车速的参数摄动时,ANSTSMC系统仍能够在-10°~10°范围内有效地校正自行车的侧向倾角,并且相较于传统的线性二次型调节器(Linear Quadratic Regulator, LQR)、全阶滑模控制器(Full Order Sliding Mode Controller, FOSMC)和降阶滑模控制器(Reduced Order Sliding Mode Controller, ROSMC),系统收敛的快速性、稳定范围和鲁棒性都具有明显的优势。物理样机实验结果进一步证明:即使受到负载变化和地况突变冲击干扰,ANSTSMC控制器依然能够较好地使车体保持直立平衡行走,并且其侧向倾角调整的范围在-3.5°~3.5°之间。
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关键词
无人自行车
平衡控制
自适应非奇异终端滑模控制
线性扩张状态观测器
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Keywords
unmanned bicycle
balance control
anstsmc
LESO
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分类号
TP242
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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