發(fā)布時間：2025-04-01 01:56

　　隨著經(jīng)濟的發(fā)展和城市化的推進,共享單車逐漸成為一種廣泛使用的交通工具。在共享單車大行其道的同時,人們也愈發(fā)關(guān)注其安全隱患問題。如何維持共享單車的動態(tài)平衡將成為提升其安全性能的一個關(guān)鍵。因此,本文致力于研究機器人自行車的動態(tài)平衡實現(xiàn),主要工作包括機器人自行車的建�？刂评碚撗芯亢蜋C器人自行車系統(tǒng)開發(fā),并利用該系統(tǒng)進行實驗,通過實驗數(shù)據(jù)評估實現(xiàn)效果。在設(shè)計系統(tǒng)之前,針對機器人自行車動力學建模與控制理論進行研究。從標準的機器人自行車組成結(jié)構(gòu)開始介紹動力學建模方面的理論,隨后在坐標系下對機器人自行車進行運動分析,并描述出無約束狀態(tài)下機器人自行車的運動學關(guān)系。再根據(jù)這些運動學關(guān)系,列出機器人自行車前后輪接觸地面之后的完整和非完整約束方程。利用數(shù)學方法消去約束方程和拉格朗日乘積因子,即可獲得歐拉-拉格朗日動力學方程。完成動力學建模后,再利用該模型進行機器人自行車動態(tài)平衡的研究。為了實現(xiàn)動態(tài)平衡控制的目標,本文將在介紹平衡控制方面的理論的基礎(chǔ)上,根據(jù)動力學方程進行控制器設(shè)計。并在仿真軟件下對控制算法做仿真實驗,通過觀察仿真結(jié)果進行總結(jié)評估。這就是建模與控制理論方面的研究工作。通過前文的理論研究獲得機器人...

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 本文研究的主要內(nèi)容和組織框架
第二章 機器人自行車的建模與控制理論
    2.1 機器人自行車的結(jié)構(gòu)介紹
    2.2 機器人自行車動力學建模
        2.2.1 常見的動力學建模方法簡介
        2.2.2 建立機器人自行車的動力學方程
    2.3 機器人自行車的控制理論
        2.3.1 機器人自行車動態(tài)平衡原理概述
        2.3.2 常見的非線性系統(tǒng)控制方法簡介
        2.3.3 利用部分反饋線性化設(shè)計控制器
        2.3.4 動態(tài)平衡控制器仿真結(jié)果分析
    2.4 本章小結(jié)
第三章 機器人自行車硬件系統(tǒng)的設(shè)計
    3.1 機器人自行車車架介紹
    3.2 電子器件模塊的介紹
        3.2.1 STM32控制板簡介
        3.2.2 扭矩傳感器
        3.2.3 轉(zhuǎn)彎電機及其驅(qū)動器
        3.2.4 編碼測速器
        3.2.5 電壓變換器
        3.2.6 其它電子模塊
    3.3 STM32主控板電路
        3.3.1 核心板電路
        3.3.2 底板電路
        3.3.3 電壓小模塊電路
    3.4 系統(tǒng)整體電路圖
    3.5 本章小結(jié)
第四章 機器人自行車軟件系統(tǒng)的開發(fā)
    4.1 軟件整體框圖介紹
    4.2 硬件模塊的軟件開發(fā)
    4.3 電機控制軟件開發(fā)
    4.4 動態(tài)平衡控制的編程實現(xiàn)
    4.5 本章小結(jié)
第五章 方向盤控制器的設(shè)計開發(fā)
    5.1 方向盤總體結(jié)構(gòu)介紹
    5.2 方向盤硬件
        5.2.1 電機控制電路
        5.2.2 電源電路
    5.3 方向盤軟件
        5.3.1 初始化部分軟件
        5.3.2 UCOS七個任務(wù)的軟件實現(xiàn)介紹
    5.4 本章小結(jié)
第六章 系統(tǒng)測試與實驗數(shù)據(jù)分析
    6.1 實驗的準備及測試
    6.2 機器人自行車動態(tài)平衡測試結(jié)果分析
    6.3 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
參考文獻
攻讀學位期間取得的學術(shù)成果
致謝



本文編號：4038765