基于互补滤波的两轮自平衡车姿态控制 被引量：30

1

作者 梁光胜 杜梦楠 +2 位作者 周子豪 刘春旭 文月 《测控技术》 CSCD 2015年第5期72-74,共3页

利用飞思卡尔XS128控制器、MMA7260三轴加速度计、ENC-03系列陀螺仪设计制作了两轮自平衡车。通过软件编程对两种传感器的检测值进行互补滤波融合,得到了可稳定、准确地反映自平衡车真实情况的角度值。并结合增量式PID算法-,很好地实现... 利用飞思卡尔XS128控制器、MMA7260三轴加速度计、ENC-03系列陀螺仪设计制作了两轮自平衡车。通过软件编程对两种传感器的检测值进行互补滤波融合,得到了可稳定、准确地反映自平衡车真实情况的角度值。并结合增量式PID算法-,很好地实现了两轮自平衡车的动态平衡,验证了互补滤波算法应用于两轮自平衡车姿态控制的有效性。 展开更多

关键词 互补滤波 自平衡车 姿态控制

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一种新型全控式自平衡爬楼车的设计与研究 被引量：12

2

作者 刘柄辰 宋其江 +1 位作者 凌志成 季鹏 《机电产品开发与创新》 2015年第4期34-36,共3页

为了解决全控式爬楼车工作时振动和冲击较大的问题,论文提出了一种全控式自平衡爬楼车的设计。本设计在爬楼的行星轮中间增加旋转的充气轮,增加了爬楼车的爬升和缓冲能力,通过模型的受力分析,验证了该设计的可行性;根据单摆平衡原理增... 为了解决全控式爬楼车工作时振动和冲击较大的问题,论文提出了一种全控式自平衡爬楼车的设计。本设计在爬楼的行星轮中间增加旋转的充气轮,增加了爬楼车的爬升和缓冲能力,通过模型的受力分析,验证了该设计的可行性;根据单摆平衡原理增加了自平衡控制,通过等比缩放模型的理论计算,验证了该控制的有效性,爬楼车重心更加平稳,减少了振动。对本设计的实物进行了测试,证明了理论推导的准确性。 展开更多

关键词 爬楼车 全控式 自平衡控制 受力分析

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两轮自平衡机器人运动平衡控制研究 被引量：8

3

作者 阮晓钢 孙荣毅 +1 位作者 马圣策 王旭 《科学技术与工程》 北大核心 2014年第24期84-88,共5页

对两轮自平衡机器人的运动平衡控制进行研究。通过搭建两轮自平衡机器人实验平台,采用Newton-uler法建立动力学模型以及针对机器人的运动控制、平衡控制和伺服控制设计相应的PID控制器。物理实验表明,机器人在外界冲击干扰和阶跃干扰的... 对两轮自平衡机器人的运动平衡控制进行研究。通过搭建两轮自平衡机器人实验平台,采用Newton-uler法建立动力学模型以及针对机器人的运动控制、平衡控制和伺服控制设计相应的PID控制器。物理实验表明,机器人在外界冲击干扰和阶跃干扰的作用下,能够维持自身平衡同时可以执行相应的运动控制命令。结果表明,提出的两轮自平衡机器人运动平衡控制的方法是合理有效的。 展开更多

关键词 两轮自平衡机器人 平衡控制 Newton-Euler建模 PID控制

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一种新型电动自平衡爬楼车的设计与研究 被引量：4

4

作者 李冠群 宋其江 杨焱强 《自动化技术与应用》 2016年第7期44-48,共5页

针对目前的爬楼车的平衡性、可靠性不足的缺点,提出了一种电动自平衡爬楼车的设计。该爬楼车的车体采用特别的星轮式结构设计,增加了与楼梯台阶的啮合能力,行星轮通过电机驱动,完成爬升功能;通过陀螺仪和加速度计监测并计算车体倾斜角度... 针对目前的爬楼车的平衡性、可靠性不足的缺点,提出了一种电动自平衡爬楼车的设计。该爬楼车的车体采用特别的星轮式结构设计,增加了与楼梯台阶的啮合能力,行星轮通过电机驱动,完成爬升功能;通过陀螺仪和加速度计监测并计算车体倾斜角度,进而驱动电机来控制转速以实现自平衡,达到平稳爬楼的效果。实物验证了该设计的正确性,提高了爬楼车的平衡性和自动化水平。 展开更多

关键词 爬楼车 自平衡控制 星轮式 平衡性

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一种三相线电压级联单位功率因数整流器负载不均衡特性分析及电压均衡控制策略

5

作者 王聪 刘霞 +2 位作者 程红 孔佳仪 陈婷 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期525-540,共16页

该文对一种由三个三相单开关整流器线电压级联构成的三相单位功率因数整流器的负载不均衡特性和输出电压均衡控制策略进行分析和研究,首先详细阐述此类整流器在三个直流侧负载不均衡时,交流输入端电流能自动保持均衡的独特特性及相应工... 该文对一种由三个三相单开关整流器线电压级联构成的三相单位功率因数整流器的负载不均衡特性和输出电压均衡控制策略进行分析和研究,首先详细阐述此类整流器在三个直流侧负载不均衡时,交流输入端电流能自动保持均衡的独特特性及相应工作机理;然后研究系统整体分层控制策略。在传统的基于电压外环PI控制、电流内环PR控制的上层控制基础上,针对各整流模块参数不一致及负载功率不一致引起的各模块输出电压不均衡问题,通过加入偏差因子调制波补偿的底层控制,实现了对每个模块输出功率的独立调节,进而实现了各整流模块输出电压的均衡控制。仿真和实验结果验证了所研究拓扑结构的优越性和控制策略的可行性。 展开更多

关键词 线电压级联 负载不均衡 功率自均衡 PR控制 电压均衡控制

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独轮车自平衡控制系统实验平台设计 被引量：4

6

作者 吕强 王平 张皓洁 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2017年第7期35-38,79,共5页

独轮车自平衡控制系统实验平台是针对"微型机器人与C51应用"实践类课程开发的一种嵌入式系统实验平台。该平台由独轮车、嵌入式控制系统以及上位机软件组成。独轮车在静止状态下是不能保持平衡状态的,它需要通过编写单片机程... 独轮车自平衡控制系统实验平台是针对"微型机器人与C51应用"实践类课程开发的一种嵌入式系统实验平台。该平台由独轮车、嵌入式控制系统以及上位机软件组成。独轮车在静止状态下是不能保持平衡状态的,它需要通过编写单片机程序控制惯性飞轮和行走轮的转动力矩,协调独轮车的横滚方向和俯仰方向的姿态,使得独轮车保持平衡状态。上位机软件通过蓝牙来接收当前独轮车横滚角度以及俯仰角度,并设置嵌入式系统中控制算法的参数。该平台有助于学生深入了解嵌入式系统的设计以及程序开发,有利于培养学生的工程实践能力。 展开更多

关键词 独轮车 自平衡 控制系统 嵌入式系统

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两轮小车姿态检测与平衡控制研究 被引量：4

7

作者 卢锋 《工业仪表与自动化装置》 2014年第3期26-28,75,共4页

在两轮自平衡小车基础上,完成了基于加速度计和陀螺仪的姿态检测,运用互补滤波算法对数据进行了融合处理,结合PID控制器,实现了小车的自平衡及运动控制。绘制了各传感器及融合后的数据波形,通过实际的运行,表明了该方案可以实现两轮自... 在两轮自平衡小车基础上,完成了基于加速度计和陀螺仪的姿态检测,运用互补滤波算法对数据进行了融合处理,结合PID控制器,实现了小车的自平衡及运动控制。绘制了各传感器及融合后的数据波形,通过实际的运行,表明了该方案可以实现两轮自平衡小车的精确控制。 展开更多

关键词 加速度计 陀螺仪 互补滤波 自平衡控制

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基于Skinner操作条件反射的两轮机器人自平衡控制 被引量：3

8

作者 任红格 阮晓钢 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期1423-1428,共6页

针对两轮自平衡机器人的运动平衡控制问题,采用了基于Skinner操作条件反射理论的自回归神经网络学习算法作为机器人的学习机制,利用自回归神经网络对评价函数进行逼近,以实现对行为决策的优化,从而使机器人能够在无需外部环境模型的情况... 针对两轮自平衡机器人的运动平衡控制问题,采用了基于Skinner操作条件反射理论的自回归神经网络学习算法作为机器人的学习机制,利用自回归神经网络对评价函数进行逼近,以实现对行为决策的优化,从而使机器人能够在无需外部环境模型的情况下,通过学习和训练,获得像人或动物一样的自主学习技能,解决了两轮机器人的运动平衡控制问题.最后分别在无扰动和有扰动的两种状态下设计了仿真实验并进行了比较.结果表明,该操作条件反射学习机制具有较快的自主平衡控制技能和较好的鲁棒性能,体现了较高的理论研究意义和工程应用价值. 展开更多

关键词 Skinner操作条件反射 自回归神经网络 两轮机器人 自平衡控制 鲁棒性

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自平衡室内无障碍智能助行器操控设计研究 被引量：2

9

作者 田园 许晓云 +1 位作者 韩雪晶 宣伯凯 《河北工业大学学报》 CAS 北大核心 2013年第4期9-13,共5页

通过对自平衡控制系统在室内无障碍智能助行器运动操控方式设计上的应用研究,设计了一种用户重心操控方式:只依靠用户身体重心的偏移,即可对室内智能助行器进行运动操控.内置的陀螺仪检测重心的变化产生的倾角,基于传感器数据,智能助行... 通过对自平衡控制系统在室内无障碍智能助行器运动操控方式设计上的应用研究,设计了一种用户重心操控方式:只依靠用户身体重心的偏移,即可对室内智能助行器进行运动操控.内置的陀螺仪检测重心的变化产生的倾角,基于传感器数据,智能助行器内部计算机辨别出用户的运动方向和速度,通过驱动控制,机体可做出与人体倾斜相对应的反应,达到平稳又不失敏捷的动作,实现仅凭借身体重心的移动就可自由移动的简易操作.与传统操控方式相比,对于下肢残障者以及老年性疾病等行走功能障碍者,该操控方式设计具有更好的易用性和高效性,属于"直觉设计",更加人性化,适合在室内环境使用. 展开更多

关键词 自平衡 无障碍 智能助行器 运动操控 工业设计 人机接口

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基于STM32F4的电磁寻迹平衡车设计 被引量：2

10

作者 邓晓燕 郑陆楠 +3 位作者 廖鸿鹏 陈思远 付志平 张广滔 《信息技术》 2018年第4期18-22,26,共6页

利用STM32F4单片机,在直立平衡车平台上设计了一种利用电磁传感寻迹的控制系统。主要介绍了基于STM32F4的电磁寻迹平衡车的硬件、软件和上位机的设计思路及内容。系统整体结构简洁,移动灵活,电路设计简单,上位机运行界面设计合理,实现... 利用STM32F4单片机,在直立平衡车平台上设计了一种利用电磁传感寻迹的控制系统。主要介绍了基于STM32F4的电磁寻迹平衡车的硬件、软件和上位机的设计思路及内容。系统整体结构简洁,移动灵活,电路设计简单,上位机运行界面设计合理,实现了该系统预期的平衡车设计要求以及电磁寻迹过程。 展开更多

关键词 自平衡车 STM32F4 电磁寻迹 控制系统

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基于ADAMS的自平衡物流机器人仿真 被引量：2

11

作者 罗纯静 罗华 +2 位作者 何飞 赵勇 钟悦 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2014年第2期28-31,共4页

为了得到能够快速、准确和稳定地控制自平衡物流机器人的算法,先在三维绘图软件SolidWorks中建立自平衡物流机器人的机械结构模型,并应用拉格朗日方程法建立了该机器人控制系统的参数数学模型,将机械结构简化后导入到ADAMS软件中建立其... 为了得到能够快速、准确和稳定地控制自平衡物流机器人的算法,先在三维绘图软件SolidWorks中建立自平衡物流机器人的机械结构模型,并应用拉格朗日方程法建立了该机器人控制系统的参数数学模型,将机械结构简化后导入到ADAMS软件中建立其虚拟仿真模型,然后应用ADAMS软件自带的控制仿真功能对自平衡物流机器人进行了PD控制方法的建立和仿真。仿真结果表明,所设计的控制方法能够基本实现物流机器人的平衡,并且整个系统具有较好的动态特性。验证PD控制算法时,利用ADAMS软件仿真比利用Matlab软件和ADAMS软件联合仿真更便捷、快速。 展开更多

关键词 自平衡机器人 机器人仿真 ADAMS软件 PD控制算法

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非同轴两轮机器人自平衡与转向闭环控制

12

作者 周鑫强 石晓辉 黄剑鸣 《计算机测量与控制》 2023年第3期140-148,共9页

针对车速、车身侧倾角和前轮转角变化较大工况下的非同轴两轮机器人在基于前轮转角的自平衡控制中,因动力学模型准确性对自平衡控制带来的影响,设计了基于RBF神经网络模糊滑模控制的自平衡控制器,利用RBF神经网络的逼近特性,对动力学模... 针对车速、车身侧倾角和前轮转角变化较大工况下的非同轴两轮机器人在基于前轮转角的自平衡控制中,因动力学模型准确性对自平衡控制带来的影响,设计了基于RBF神经网络模糊滑模控制的自平衡控制器,利用RBF神经网络的逼近特性,对动力学模型中非线性时变的不确定部分进行自适应逼近,从而提高动力学模型的准确性,并借助模糊规则削弱滑模控制中产生的系统抖振;以及因前轮转角用于自平衡控制中难以实现转向闭环控制,建立了基于纯跟踪法的轨迹跟踪控制器,并设计利用车身平衡时车身侧倾角与前轮转角的耦合关系,将转向闭环控制中的目标前轮转角替换为目标车身侧倾角,从而将自平衡控制器与轨迹跟踪控制器相结合,在保证车身平衡行驶的前提下,实现带有轨迹跟踪的转向闭环控制。实验结果表明,凭借动力学模型的较高准确性,RBF神经网络模糊滑模自平衡控制器具有鲁棒性好、超调量低和响应迅速的优点,并且利用车身平衡后车身侧倾角与前轮转角耦合关系,实现转向闭环控制是可行的,具有良好的轨迹跟踪效果。 展开更多

关键词 非同轴两轮机器人 自平衡控制 轨迹跟踪控制 模糊滑模控制 RBF神经网络 纯跟踪

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可载人自平衡移动机器人控制系统设计 被引量：1

13

作者 李京涛 高学山 《微计算机信息》 2012年第3期8-9,共2页

本文提出一种自平衡移动机器人。结合系统的功能要求,构建了遥控自平衡控制模式的机器人运动控制系统,提出了以PC/104工控机+数字I/O卡+电机驱动器为控制模式的嵌入式控制系统,保证了硬件系统具有良好的可扩展性、灵活性、实时性、低功... 本文提出一种自平衡移动机器人。结合系统的功能要求,构建了遥控自平衡控制模式的机器人运动控制系统,提出了以PC/104工控机+数字I/O卡+电机驱动器为控制模式的嵌入式控制系统,保证了硬件系统具有良好的可扩展性、灵活性、实时性、低功耗的特点;并完成了机器人载人前进、后退,验证了设计方法的有效性。 展开更多

关键词 自平衡 移动机器人 控制系统

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双柔索式彩钢板壁面清洗机器人运动控制与试验研究

14

作者 于帅帅 顿向明 +1 位作者 山磊 高爱军 《机械与电子》 2017年第11期65-71,共7页

针对变电站彩钢板清洗工作的要求,设计一种双柔索式的壁面清洗机器人。该机器人以DSP作为核心芯片,通过对柔索长度、角度和滚刷压力值的采集,控制调平机构改变机器人重心的相对位置,解决了清洗机器人位姿平衡的问题和清洗力均匀的问题... 针对变电站彩钢板清洗工作的要求,设计一种双柔索式的壁面清洗机器人。该机器人以DSP作为核心芯片,通过对柔索长度、角度和滚刷压力值的采集,控制调平机构改变机器人重心的相对位置,解决了清洗机器人位姿平衡的问题和清洗力均匀的问题。经试验表明,该机器人清洗效果良好,可操作性强,减轻了人工作业的工作强度,降低了人工作业的风险,为相关领域的产品设计提供一种思路。 展开更多

关键词 牵引机器人 双柔索式 彩钢板清洗 自平衡 DSP控制

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两轮自平衡机器人控制系统的设计 被引量：18

15

作者 陈伟 延文杰 +1 位作者 周超英 杜志江 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2008年第4期117-120,共4页

针对自行设计的两轮自平衡机器人Opyanbot建立了动力学模型,应用最优控制和两轮差动等控制方法设计了控制器,提出了针对两轮自平衡机器人平衡和行进的新策略。为了提高两轮自平衡机器人的控制效果,利用基于DSP数字电路的全数字智能伺服... 针对自行设计的两轮自平衡机器人Opyanbot建立了动力学模型,应用最优控制和两轮差动等控制方法设计了控制器,提出了针对两轮自平衡机器人平衡和行进的新策略。为了提高两轮自平衡机器人的控制效果,利用基于DSP数字电路的全数字智能伺服驱动单元IPM100分别精确控制左右轮电机,并利用上位机实时控制机器人的运动状态,提高了控制精度、可靠度和集成度,得到了很好的控制效果。 展开更多

关键词 两轮自平衡机器人 控制系统设计 最优控制 数字伺服驱动

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基于PWM伺服控制及LQR的两轮自平衡移动机器人 被引量：18

16

作者 阮晓钢 赵建伟 《控制工程》 CSCD 北大核心 2009年第3期363-366,共4页

研究两轮直立式自平衡机器人的系统结构及PWM直流伺服控制系统,加入伺服系统使得电机控制变得容易,机器人的控制也变得更加有效,并对其进行了仿真和机器实验。系统由运动装置、姿态监测传感器和控制器构成,左右车轮由2个带有光电编码器... 研究两轮直立式自平衡机器人的系统结构及PWM直流伺服控制系统,加入伺服系统使得电机控制变得容易,机器人的控制也变得更加有效,并对其进行了仿真和机器实验。系统由运动装置、姿态监测传感器和控制器构成,左右车轮由2个带有光电编码器反馈的高精度直流伺服电机分别驱动,采用晶体管脉冲宽度调制(PWM)直流伺服控制系统,姿态监测使用陀螺仪和倾角传感器。建立系统的数学模型,在M atlab环境下设计了状态反馈控制器(LQR),系统具有良好的鲁棒性和稳定性。通过实验验证了系统的稳定性。一种真正的仿人型机器人实现各种灵活的行走控制,表明了系统建模、引入伺服系统和控制器设计的合理性和有效性。 展开更多

关键词 PWM伺服控制 两轮直立式自平衡机器人 姿态检测 LQR控制

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基于MMA7260两轮自平衡小车控制系统设计 被引量：12

17

作者 杨继志 郭敬 《机电产品开发与创新》 2011年第3期144-145,140,共3页

两轮自平衡小车运动控制的关键是小车平衡的控制。本文设计并制作了一台以MMA7260加速度传感器为姿态敏感元件,采用STC12C5A60S2单片机作为主控制器,通过L298电机驱动模块驱动双向直流电机实现两轮自平衡小车的姿态控制。将涉及到具体... 两轮自平衡小车运动控制的关键是小车平衡的控制。本文设计并制作了一台以MMA7260加速度传感器为姿态敏感元件,采用STC12C5A60S2单片机作为主控制器,通过L298电机驱动模块驱动双向直流电机实现两轮自平衡小车的姿态控制。将涉及到具体硬件的控制程序进行了分离和封装,因此小车可以作为验证各种控制算法性能的理想物理平台,并采用PID算法对小车姿态控制进行了试验,验证了自平衡小车物理系统方案的可行性。 展开更多

关键词 MMA7260 两轮自平衡小车 STC12C5A60S2 控制算法

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一种新型自均压二极管钳位级联有源滤波器 被引量：7

18

作者 高聪哲 姜新建 李永东 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2012年第12期94-100,共7页

提出一种新型二极管钳位级联多电平拓扑,在半桥单元拓扑上增加钳位二极管,为直流电容提供单向钳位通路。在该拓扑中,只需对阀体两端单元的直流电压进行控制就可实现均压控制,且每相阀体只需2个直流电压传感器,结构简单。将拓扑拓展到三... 提出一种新型二极管钳位级联多电平拓扑,在半桥单元拓扑上增加钳位二极管,为直流电容提供单向钳位通路。在该拓扑中,只需对阀体两端单元的直流电压进行控制就可实现均压控制,且每相阀体只需2个直流电压传感器,结构简单。将拓扑拓展到三相结构,提出了二极管钳位多电平有源滤波器(APF)拓扑及其控制方法。搭建了7电平二极管钳位多电平APF仿真模型和实验样机。实验结果表明,该拓扑自均压控制和谐波补偿效果良好,控制算法简易、可行。 展开更多

关键词 有源滤波器 二极管钳位 级联多电平 拓扑结构 自均压控制

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直流传感器回馈补偿系统的设计 被引量：1

19

作者 王晓蔚 任士焱 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第7期63-66,共4页

在磁势自平衡回馈补偿式直流传感器中,一次被测电流磁势绝大部分已被电抗器直接由交流电源提供的电流自动平衡掉,剩余磁势由直流传感器的回馈补偿系统补偿。直流传感器的差值电流回馈补偿电路利用双向铁心磁放大器的基本原理,在电抗器... 在磁势自平衡回馈补偿式直流传感器中,一次被测电流磁势绝大部分已被电抗器直接由交流电源提供的电流自动平衡掉,剩余磁势由直流传感器的回馈补偿系统补偿。直流传感器的差值电流回馈补偿电路利用双向铁心磁放大器的基本原理,在电抗器铁心的空腔内设置零安匝检测铁心和线圈以检测该半周期内直流磁势平衡的安匝差,用于自动跟踪补偿,是一个具有反馈特性的闭环系统。差值补偿电流输出与磁势自平衡电流输出的和即为被测直流电流。为了分析控制系统的稳定性,用方块图来表示控制系统的组成。差值电流回馈补偿系统是一个典型的闭环系统。应用劳斯及古尔维茨稳定判据,通过特征方程的根与各项系数的关系来判别系统的特征根是否全部具有负实部,从而分析线性系统的稳定性。 展开更多

关键词 磁势自平衡 回馈补偿 PID控制 劳斯判据 传递函数 稳定性

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空调系统特性及“均衡控制”理念

20

作者 蔡宏武 魏庆芃 《暖通空调》 北大核心 2010年第10期27-30,共4页

空调系统的复杂特性在于它的自平衡性,基于此,结合空调自控既要实现自动化又要实现节能的目的,并考虑到自控技术的现实水平,提出自动控制应采用"均衡控制"理念。认为至少在现阶段,制定空调自控策略时应适当放弃,不追求十全十... 空调系统的复杂特性在于它的自平衡性,基于此,结合空调自控既要实现自动化又要实现节能的目的,并考虑到自控技术的现实水平,提出自动控制应采用"均衡控制"理念。认为至少在现阶段,制定空调自控策略时应适当放弃,不追求十全十美,应遵循简单、实用、可靠的原则,实现节能性与可靠性的统一。 展开更多

关键词 空调系统特性 自平衡性 空调自控 均衡控制

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