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两轮自平衡机器人运动平衡控制研究 被引量：8
1
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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基于Matlab和Adams的自平衡机器人联合仿真 被引量：7
2
作者 徐建柱 刁燕 +1 位作者 罗华 高山 《现代电子技术》 2012年第6期90-92,共3页
为检验自平衡机器人控制系统的准确性及其动静态性能,采用Matlab/Simulink和Adams建立虚拟样机系统的方法。通过建立机器人的状态空间方程并利用LQR方法配置系统极点,设计出状态反馈控制器。分别在Simulink和Ad-ams中建立机器人的控制... 为检验自平衡机器人控制系统的准确性及其动静态性能,采用Matlab/Simulink和Adams建立虚拟样机系统的方法。通过建立机器人的状态空间方程并利用LQR方法配置系统极点,设计出状态反馈控制器。分别在Simulink和Ad-ams中建立机器人的控制系统和机械仿真模型,利用二者实现对机器人的联合仿真。仿真结果表明,所设计的控制方法能实现机器人平衡,并具有良好的动静态性能。 展开更多
关键词 自平衡机器人 MATLAB/SIMULINK ADAMS 动力学仿真
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基于TMS320F28069的自平衡机器人控制系统设计 被引量：4
3
作者 吕红涛 王国胜 +1 位作者 吕强 刘峰 《单片机与嵌入式系统应用》 2012年第9期42-45,共4页
通过分析自平衡机器人的工作原理,设计了自平衡机器人控制系统的硬件电路。将TI公司研制的TMS320F28069作为主控制器,利用外围电路控制自平衡机器人保持自身平衡,并完成前进、后退和转向运动。最后,采用PID控制算法对自平衡机器人的姿... 通过分析自平衡机器人的工作原理,设计了自平衡机器人控制系统的硬件电路。将TI公司研制的TMS320F28069作为主控制器,利用外围电路控制自平衡机器人保持自身平衡,并完成前进、后退和转向运动。最后,采用PID控制算法对自平衡机器人的姿态角和电机转速进行闭环控制,大大提高了控制精度。 展开更多
关键词 自平衡机器人 硬件电路 TMS320F28069 PID
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基于KF的自平衡机器人姿态角补偿方法 被引量：3
4
作者 李潮全 高学山 +1 位作者 王树三 李科杰 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期28-32,共5页
研究基于卡尔曼滤波(KF)的低通滤波补偿方法,对采用单轴加速度计的自平衡机器人姿态角测量系统进行补偿,消除由于振动、冲击等引起的信号失真,增强控制系统的稳定性.根据前期研究及实验,深入分析振动、冲击对传感器信号的影响,提出了一... 研究基于卡尔曼滤波(KF)的低通滤波补偿方法,对采用单轴加速度计的自平衡机器人姿态角测量系统进行补偿,消除由于振动、冲击等引起的信号失真,增强控制系统的稳定性.根据前期研究及实验,深入分析振动、冲击对传感器信号的影响,提出了一种基于最小二乘拟合原理的姿态角计算模型.在获得机器人自由振荡频率的基础上,设计了基于KF的混合低通滤波单元,并进行了物理模型实验.结果表明,该补偿方法能完全消除振动造成的传感信号失真.此外,该补偿方法对强烈冲击所造成的信号波动亦有明显衰减,能显著提升自平衡机器人的稳定性. 展开更多
关键词 自平衡机器人 姿态角信号 KF混合滤波 补偿
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基于ADAMS的自平衡物流机器人仿真 被引量：2
5
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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Kalman滤波算法在自平衡机器人中的应用 被引量：2
6
作者 张道德 王强 《湖北工业大学学报》 2012年第5期1-5,共5页
针对两轮自平衡机器人系统的单一惯性传感器采集数据不够准确,且极易受到外界噪声信号的干扰的问题,提出了基于片上可编程系统的卡尔曼滤波算法来实现多惯性传感器的数据融合系统.介绍了卡尔曼滤波器的基本原理、特点和应用环境.利用FPG... 针对两轮自平衡机器人系统的单一惯性传感器采集数据不够准确,且极易受到外界噪声信号的干扰的问题,提出了基于片上可编程系统的卡尔曼滤波算法来实现多惯性传感器的数据融合系统.介绍了卡尔曼滤波器的基本原理、特点和应用环境.利用FPGA控制器的硬件可重构特性,搭建了Nios软核处理器的SOPC系统硬件平台,在硬件平台上采用C语言实现多姿态传感器的卡尔曼滤波算法,为两轮自平衡机器人的多传感器姿态数据融合提供了有效工具,获得了自平衡机器人姿态数据的最优估计,解决了陀螺仪和加速度计惯性传感器的数据补偿问题.测试结果表明,采用FPGA硬件平台实现卡尔曼滤波算法效率高,姿态数据融合准确、可靠,能够满足自平衡机器人控制系统的姿态最优估计和倾角数据实时反馈要求,系统工作稳定. 展开更多
关键词 自平衡机器人 SOPC 卡尔曼滤波器 FPGA 姿态最优估计
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基于语音识别的自平衡机器人设计 被引量：2
7
作者 王洪涛 宋一标 陈水标 《机床与液压》 北大核心 2014年第15期46-49,53,共5页
基于STC11L04E和Freescale Kinetis 60,设计了语音控制的两轮自平衡机器人。其中,语音识别模块主要由STC11L04E和LD3320组成,利用实时语音识别算法,实现非特定人对自平衡机器人动作的语音控制。为实现机器人的自平衡功能,利用三轴加速... 基于STC11L04E和Freescale Kinetis 60,设计了语音控制的两轮自平衡机器人。其中,语音识别模块主要由STC11L04E和LD3320组成,利用实时语音识别算法,实现非特定人对自平衡机器人动作的语音控制。为实现机器人的自平衡功能,利用三轴加速度传感器MMA7260和陀螺仪ENC-03M实时采集加速度值和角速度值,进一步由主控芯片Freescale Kinetis 60进行数据融合,以确定该机器人的姿态。主控芯片通过PID算法控制电机正、反转,以保持机器人处于稳定的直立状态,电机转速由红外对管实时反馈。经过实验测试,该机器人能快速稳定地实现自平衡功能,并能按照语音指令完成前进、后退、左转、右转、加速、减速等动作。 展开更多
关键词 自平衡机器人 语音识别 数据融合
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两轮自平衡机器人控制系统的设计 被引量：18
8
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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两轮自平衡机器人平衡控制仿真与研究 被引量：6
9
作者 李世光 王文文 +1 位作者 申梦茜 高正中 《山东科技大学学报（自然科学版）》 CAS 2016年第6期76-81,共6页
针对两轮自平衡机器人的平衡不稳定问题,建立了机器人动力学数学模型,设计了一种基于变论域的模糊PID控制器,以ARM的微控制器STM32F103为核心,搭建硬件平台,详细阐述两轮自平衡机器人控制参数整定的原理和方法,实现了两轮自平衡机器人... 针对两轮自平衡机器人的平衡不稳定问题,建立了机器人动力学数学模型,设计了一种基于变论域的模糊PID控制器,以ARM的微控制器STM32F103为核心,搭建硬件平台,详细阐述两轮自平衡机器人控制参数整定的原理和方法,实现了两轮自平衡机器人系统的平衡控制。仿真结果表明:基于变论域模糊PID控制的两轮自平衡机器人响应速度快、抗干扰能力强,能够更好的减小超调量,提高系统的动静态特性和鲁棒性。 展开更多
关键词 两轮自平衡机器人 数学建模 变论域 模糊PID
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两轮直立式自平衡移动机器人的控制系统设计 被引量：5
10
作者 赵建伟 阮晓钢 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期25-29,共5页
研究了两轮直立式自平衡机器人的系统组成,并利用动力学原理建立系统的数学模型,在Matlab环境下设计了状态反馈控制器(LQR),并进行了仿真和机器实体的实验,系统具有良好的鲁棒性.表明了系统建模和控制器设计的合理性和有效性.这种机器... 研究了两轮直立式自平衡机器人的系统组成,并利用动力学原理建立系统的数学模型,在Matlab环境下设计了状态反馈控制器(LQR),并进行了仿真和机器实体的实验,系统具有良好的鲁棒性.表明了系统建模和控制器设计的合理性和有效性.这种机器人两轮共轴、独立驱动,车身重心倒置于车轮轴上方,通过运动保持平衡,可直立行走.由于特殊的结构,其适应地形变化能力强,运动灵活,可以胜任一些复杂的工作.为机器人的自主控制、自学习提供了可靠的实验平台. 展开更多
关键词 数学建模 状态控制 姿态检测 两轮直立式自平衡机器人 线性二次型最优控制
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