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题名TWSBR轨迹跟踪控制器设计与实现
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作者
李爱娟
孙超
王特
刘刚
高博逊
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机构
山东交通学院汽车工程学院
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出处
《山东交通学院学报》
2025年第4期91-99,107,共10页
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基金
山东省重点研发计划(重大科技创新工程)项目(2022CXGC020706)
山东省科技型中小企业创新能力提升工程项目(2023TSGC0288)
山东大学高校院所科研带头人工作室项目(202333067)。
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文摘
为解决两轮自平衡机器人(two-wheeled self-balancing robot,TWSBR)在实际运行中稳定性差、轨迹跟踪误差大、控制策略复杂等问题,对TWSBR进行动力学和运动学分析并建立数学模型,基于线性二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR)设计前向控制系统,基于滑模变结构控制(sliding mode variable structure controller,SMVSC)设计转向控制系统,对LQR前向控制系统和SMVSC转向控制系统进行仿真试验。仿真试验表明:TWSBR实际转向角在试验开始后1.2 s达到期望转向角,实际车身倾角在试验开始后2 s达到期望车身倾角,实际车速在试验开始后3 s达到期望车速。设计跟踪轨迹生成器,构建TWSBR轨迹跟踪控制系统,搭建TWSBR试验平台,进行TWSBR轨迹跟踪试验。试验结果表明:TWSBR车身倾角误差、车身倾角速度误差、转向角误差、转向角速度误差在试验开始后1 s稳定在0附近,位移误差、车速误差在试验开始后2 s稳定在0附近,TWSBR各状态变量稳定后波动范围较小,考虑到传感器采集误差、电机驱动精度等因素,表明TWSBR轨迹跟踪效果较好,可实现位移跟踪、车速跟踪、车身倾角跟踪和转向角跟踪。
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关键词
twsbr
LQR前向控制系统
SMVSC转向控制系统
轨迹跟踪
试验平台
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Keywords
twsbr
LQR forward control system
SMVSC steering control system
trajectory tracking
experimental platform
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分类号
U298.2
[交通运输工程—交通运输规划与管理]
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