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两轮自平衡机器人系统设计、建模及LQ控制
引用本文:阮晓钢,刘江,狄海江,李欣源,赵建伟.两轮自平衡机器人系统设计、建模及LQ控制[J].现代电子技术,2008,31(18).
作者姓名:阮晓钢  刘江  狄海江  李欣源  赵建伟
作者单位:北京工业大学电子信息与控制工程学院,北京,100022
基金项目:国家自然科学基金,北京市属市管高校人才强教计划,高等学校博士学科点专项科研项目,北京工业大学校科研和教改项目
摘    要:设计一个以TMS320F2812DSP为控制核心、2个独立驱动的同轴直流电机为执行机构的两轮自平衡机器人,其姿态传感器包括倾角仪、速率陀螺和电机编码器。依据经典牛顿力学建立线性系统数学模型,采用LQR方法得到系统的反馈系数后,进行系统仿真实验和实际物理系统实验。实验结果表明,该系统的建模和控制器的设计是合理和有效的,且所设计的DSP控制程序可以方便的实现其他控制算法,并且可得到系统运行时各状态的值,为数据分析和传感器信号的处理提供方便。

关 键 词:两轮自平衡  TMS320F2812  LQR  陀螺仪

System Design, Modeling and LQ Control of a Two - wheeled Self- balancing Robot
RUAN Xiaogang,LIU Jiang,DI Haijiang,LI Xinyuan,ZHAO Jianwei.System Design, Modeling and LQ Control of a Two - wheeled Self- balancing Robot[J].Modern Electronic Technique,2008,31(18).
Authors:RUAN Xiaogang  LIU Jiang  DI Haijiang  LI Xinyuan  ZHAO Jianwei
Abstract:A two-wheeled self-balancing robot is designed,which uses a TMS320F2812DSP as center controller,two coaxial DC motors as actuator independently.Gesture sensors include a gyroscope,an inclinometer and two motor encoders.Based upon Newton dynamics mechanics theory,a mathematical model of linear system is built up.A systematic simulation experiment and physics experiment are accomplished after the feedback coefficients is gained using LQR control strategy.The experiment result shows that the system model and the controller design are reasonable and effective.Besides,the DSP control program may be used for other control algorithms,and values of running states are accessible,which offers convenience for data analysis and sensor signal processing.
Keywords:two-wheeled self-balancing  TMS320F2812  LQR  gyroscope
本文献已被 CNKI 维普 万方数据 等数据库收录!
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