导读:本文包含了两轮建模论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:自平衡车摆机器人,平衡控制方法,模糊自适应算法,滤波算法
两轮建模论文文献综述
钱庆文[1]（2019）在《两轮自平衡车摆机器人建模与控制方法的研究》一文中研究指出两轮自平衡机器人是一种结构性和原理性相统一的仿生机器人系统,进入21世纪后,两轮自平衡机器人由于具有静态不稳定动力学特性,吸引了研究者们极大的兴趣,各种先进的两轮机器人相继出现,机器人的机构和控制算法也在不断更新。两轮自平衡机器人属于移动机器人领域的新成员,具有重量轻、结构紧凑、灵活机动、零转弯半径等优点,非常适合在狭小和拥挤的环境中使用,同时它可以作为一种便捷的运输和载人工具,有着广泛的应用前景。两轮自平衡机器人还是一个理想的移动机器人平台,上面可以搭载各种智能装备和机械装置,构成新的机器人系统,可以应用到更多的领域。所以开展两轮自平衡机器人相关控制方法的研究具有重要的学术价值。传统的两轮自平衡机器人虽然是一个典型的强耦合、非线性、静态不稳定系统,但是在某些复杂的应用场景,传统的两轮自平衡机器人系统并不能满足其需求,尤其在某些航天器和复杂的机器人控制领域,传统的机器人控制方法并不能提供技术方法的指导。传统两轮自平衡机器人通常还被作为便捷的代步工具使用,但是,使用者需要站立在机器人上,长时间驾驶容易产生疲劳,当机器人上坡和下坡时,机器人本身无法保持直立,长期这种姿态将使驾驶者存在安全隐患。针对传统两轮机器人的这些不足,本文提出了一种两轮自平衡车摆机器人系统,围绕提高两轮自平衡机器人的稳定性、机动性、安全性和对复杂系统的指导性来开展研究。本文的主要研究内容和取得的成果如下:针对控制系统的复杂性要求,研制一种两轮自平衡车摆机器人,并详细给出机器人的机构和控制系统的构建方法和实现途径。所研制的机器人除了具有传统两轮自平衡机器人的特性以外,还具有一个可以在一个平面上自由摆动的单摆,通过单摆动态调整机器人重心的位置,有效地改善了传统两轮机器人控制系统的性能,优化了机器人的控制算法。姿态测量是两轮自平衡机器人实现平衡控制的前提条件,根据两轮自平衡车摆机器人的姿态测量要求,分析了传感元件的特性,提出了基于陀螺仪和加速度计的姿态检测方法。分析了数据滤波方法,提出了自适应扩展卡尔曼滤波方案,并对此方案展开了深入的研究。对两轮自平衡车摆机器人的运动规律展开了深入研究,根据Lagrange方程建立了机器人的运动学和动力学模型,对动力学模型进行深入的分析,同时进行降阶和解耦处理,将两轮自平衡车摆机器人分解为直行子系统和转向子系统。在假设条件下对直行动力学进行处理,使机器人复杂的动力学得到了简化,极大地方便了机器人控制器的设计。此外,在所获得的机器人动力学模型的基础上,对机器人的动力学特性进行了研究,得到了机器人稳态运动的规律。针对两轮自平衡车摆机器人的平衡控制问题,提出基于线性化模型的递归LQR平衡控制算法,递归LQR算法在平衡点附近实现了离散线性化,保证了算法的精确度。针对非线性系统模型提出自适应模糊算法,此算法直接以非线性系统为被控对象,通过构造模糊系统和自适应律,实现对模型的精确控制。深入分析了两轮自平衡车摆机器人的运动控制问题,根据机器人的数学模型,提出机器人的直行和转向控制策略。同理,依据机器人的直行动力学模型,给出了机器人直行控制策略,依据机器人转向动力学模型,设计了机器人的转向控制器。采用MATLAB的动力仿真实验,验证了控制方法的有效性。对两轮自平衡车摆机器人平台进行了物理实验研究。包括平衡控制实验、直行控制实验、转向控制实验和抗干扰实验,实验结果显示,两轮自平衡车摆机器人具有很好的平衡性能和抗干扰能力,达到了预期的效果,同时也证明了动力学模型以及控制方法的有效性。(本文来源于《哈尔滨理工大学》期刊2019-06-01）
谢振生[2]（2019）在《带辅助臂的两轮机器人建模与控制研究》一文中研究指出轮式移动机器人因具有灵活高效、稳定快速的移动能力,在物流运输、探索搜救、材料操作、服务娱乐等领域都有十分重要的应用。而两轮机器人因具有任意半径转弯、原地调头、灵活避障、结构简单等突出优点受到了很多研究者和工业界人士的关注。但是传统两轮机器人的结构决定了两轮机器人是一个欠驱动、本质不稳定的系统,在运动过程中驱动轮转角和上身倾角具有强耦合性,驱动轮运动状态变化必然引起上身倾角的变化。针对这一问题,本文提出了一种带辅助臂的两轮机器人,以实现两轮机器人在不平路面匀速运动以及在平整路面加减速运动过程中始终保持上身竖直为目标,进行了以下几个方面的研究。带辅助臂两轮机器人动力学建模。通过牛顿-欧拉法推导了两轮机器人在不平路面上的动力学模型,并对在不平路面上的两轮机器人动力学系统平衡点进行分析,为机器人的控制算法推导奠定基础。两轮机器人控制算法和辅助臂控制策略的研究。基于滑模控制理论两轮机器人滑模控制算法,为机器人的控制提供底层的控制算法。利用机器人的动力学模型提出基于扩展卡尔曼滤波的传统两轮机器人和带辅助臂两轮机器人在不平路面上运动时的不平路面倾角估计算法,实时估计路面倾角,通过路面倾角估计值消除速度稳态误差。针对不平路面匀速运动和平整路面上加减速运动两种情况提出基于质心的辅助臂控制策略,通过上层辅助臂的轨迹调整机器人质心位置实现两轮机器人在运动时始终保持竖直。两轮机器人仿真和实验研究。针对上述内容,基于MATLAB分别对在不平路面匀速运动和在平整路面加减速运动两种情况进行仿真研究,验证算法有效性并进行参数整定。搭建带辅助臂两轮机器人实验平台,分别进行不平路面上和平整路面上两轮机器人实验,在实际平台上证明滑模控制器、路面倾角估计算法、基于质心的辅助臂控制策略的有效性,辅助臂的存在可以提高两轮机器人的抗干扰性和灵活性,并在实现在运动过程中始终保持两轮机器人上身保持竖直。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2019-06-01）
秦闯,傅双枝,金先龙,侯心一,邱忠[3]（2019）在《组合式假人建模在两轮电动车交通事故模拟中的应用》一文中研究指出通过对标准多刚体假人和有限元人体模型进行拆分、组合、缩放,建立基于受害人真实体型特征参数的多刚体-有限元组合式假人模型,应用于一起真实两轮电动车交通事故的模拟.采用摄影测量法计算车辆碰撞速度,对事故发生时刻的现场进行叁维重构,分析了碰撞后人和车的动力学响应以及电动车骑车人的损伤情况.碰撞后人和车的运动形态与真实情况基本吻合,通过模拟计算得到假人头部损伤准则(HIC)值、小腿最大弯矩和颅骨von Mises应力云图,人体损伤判定和法医鉴定结果一致,有效验证了组合式假人模型用于交通事故模拟的正确性和准确性.(本文来源于《上海交通大学学报》期刊2019年04期）
熊宇聪,张猛,魏大忠[4]（2019）在《两轮自平衡车横向动力学建模与控制研究进展》一文中研究指出两轮自平衡车是一种在外力矩作用下可维持自身姿态平衡的类自行车交通工具。与常见的交通工具相比,具有安全性高、环境友好、造型轻巧、驾驶便捷等显着优点,是智能交通工具发展的重要方向之一。关于两轮车的平衡性研究始于十九世纪后期,如今从理论探索到机体开发取得了极大的进展。文中论述并总结了两轮自平衡车在横向动力学建模、执行机构、控制算法方面的发展现状,并对未来的研究方向做出了展望。(本文来源于《电子科技》期刊2019年07期）
黄澜[5]（2018）在《松软地面两轮驱动机器人系统建模及运动控制研究》一文中研究指出随着外星球探测的进一步深入,对于两轮驱动机器人在松软地面中的运动控制需求也应运而生。例如,国外已经开始研制专门用于火山口、洞穴探测的星球子母探测车,其子车一般都是两轮驱动的。子车通过绳索主动释放到覆盖有松软地面的火上口(或洞穴)底部来执行探测任务,因而其控制系统需要克服松软地面所带来的影响。针对缺乏精确且可用于实时运动控制的松软地面轮式移动机器人力学模型的问题,本文设计并制作出带有力反馈的两轮驱动机器人作为试验平台,对松软地面下该机器人系统模型进行了研究,并基于模型研究成果对该机器人在松软地面中进行运动控制研究。参照火星子母车中子车的构型,设计并制作出了一种能在松软崎岖地面上行驶,每个车轮几何都安装有六维力传感器,具备速度模式和力矩模式硬件环境的两轮驱动机器人。搭建了该机器人的软件环境,为后续研究提供试验平台。建立了该机器人在松软地面中的运动学和动力学模型。动力学模型中包含地形阻力项,需要单独对其进行研究。为此,重新定义松软地面中车轮滚动阻力系数,并进行了滚动阻力系数单轮试验研究,建立了该系数与车轮滑转率之间的简单且精确的动态模型,根据该模型对动力学模型中的地形阻力项进行求解。提出了滚动阻力系数动态模型的两种参数辨识方法,方便该模型的实际使用。基于已建立的机器人运动学模型和动力学模型,进行了松软地面中速度跟踪控制系统的设计,并采用Lyapunov稳定性判据验证了该系统的稳定性。针对实际使用当中速度反馈频率较低的问题对该系统进行了修正。提出了基于滚动阻力系数动态模型的滑转率估计方法,建立了缺乏速度检测条件的速度跟踪控制系统。基于已建立的速度跟踪控制系统,建立了松软崎岖地面中的轨迹跟踪控制系统,并使用Lyapunov稳定性判据验证了该系统的稳定性。对制作出来的机器人进行了性能测试试验,验证其驱动器力矩模式和速度模式的精度是否符合要求,测试该机器人在松软斜坡上的行驶性能。对滚动阻力系数动态模型采用两种方法进行参数辨识试验,互相验证了这两种方法的可行性。将得到的参数带入机器人动力学模型中,在不同坡度下试验验证了基于该机器人动力学模型的有车速反馈条件下的速度跟踪控制系统以及无车速反馈条件下的速度跟踪控制系统。在松软地面中试验验证了该机器人的轨迹跟踪控制系统。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2018-06-01）
昝佳俊[6]（2017）在《两轮自平衡智能车的建模及其平衡控制原理分析》一文中研究指出近年来,智能车一步步开始成为科技研究的前沿产物,现在市面上已经开始售卖一些所谓的"火星车"等一系列的代步工具,这类型的智能车都普遍采用的是直立自平衡的设计,而直立自平衡智能车中所包含的平衡控制问题是一个很典型的自动控制问题,而对于直立自平衡智能车来说,其物理模型与自动控制中的经典模型——倒立摆相似,故可以将其简化为一个倒立摆,进行分析,并实现控制。本文通过将智能车简化为倒立摆模型,对智能车的直立平衡进行了分析,得出了智能车实现自平衡的控制原理,并在此基础上对智能车的其他相关的控制原理也有了认识。(本文来源于《科学中国人》期刊2017年03期）
罗川[7]（2017）在《混合式假人建模方法及其在两轮车交通事故仿真中的应用》一文中研究指出每年的交通事故造成大量的人员伤亡,其中行人和骑车人的伤亡率远高于汽车乘员,因此交通事故中的弱势者如摩托车、两轮电动车和自行车骑车人等成为交通安全保护中的重点研究对象。目前,国内外针对两轮车交通事故尤其是电动两轮车的分析较少,此外大部分研究采用多刚体模拟骑车人的碰撞动力学响应,难以反映受害者的人体力学属性以及碰撞导致的损伤状况。基于多刚体动力学和显示有限元计算理论,本文利用多刚体假人模型库,提出混合式数字假人建模方法,通过与标准钝器撞击试验以及真实汽车-行人碰撞交通事故对比,对混合式假人模型进行了力学分析和验证。该方法可以快速建立刚体-有限元耦合的人体模型,具有多刚体计算时间少效率高的特点,同时能够准确反映具体交通事故中受害人的生物力学响应状况。基于刚体和有限元的接触计算理论,本文将混合式假人模型应用于两轮车交通事故分析。两轮车采用的轮胎模型可以准确模拟车辆行驶的操纵稳定性,并考虑骑车人与两轮车复杂的相互作用如接触以及手把抓握力等,建立了骑车人-两轮车耦合系统。针对3起真实的两轮车交通事故案例,本文采用摄影测量等手段,获得碰撞初始时刻的位置和速度等信息,然后建立基于混合式假人的两轮车-汽车碰撞模型,结果表明,混合式骑车人的碰撞运动响应、碰撞位置以及人体受伤位置和程度等与现场监控录像和调查报告的结果基本相符,表明本文提出的混合式假人建模方法不仅能够提高仿真的计算效率,而且能够很好地应用于两轮车交通事故分析。(本文来源于《上海交通大学》期刊2017-01-01）
李杨,战艺,周晓明,袁辉[8]（2016）在《两轮自平衡小车的建模与控制》一文中研究指出两轮自平衡小车利用状态反馈法和串级PID控制实现其原地直立。对两轮自平衡车进行建模,通过测量两轮小车的实际物理参数,根据动力学、电气关系建立系统的数学模型,运用设计控制算法来对两轮小车实施控制并通过MATLAB来仿真控制效果。仿真和实验结果表明:基于状态空间表达式的控制器比基于传递函数的控制器有更好的控制效果和鲁棒性。(本文来源于《装备制造技术》期刊2016年08期）
付任[9]（2016）在《两轮自平衡倒立摆式机器人的建模与控制》一文中研究指出两轮自平衡倒立摆式机器人系统具有强非线性、多变量和自然的不稳定性,是验证控制算法的良好平台。轮式倒立摆的体积小、结构简单、灵活性强,可以在狭小或者相对危险的地方工作,能够载人载物,并具有较低耗能。因此由于其自身的动力学特性和其广泛的应用背景,两轮自平衡倒立摆式机器人系统的控制研究得到格外的关注。本文以轮式倒立摆为研究对象,针对轮式倒立摆的、平衡和速度跟踪问题进行了研究。首先采用牛顿力学建立了轮式倒立摆的数学建模,将得到的非线性模型分解成平衡前进子系统和转向子系统。作为研究的重点,平衡前进子系统采用双幂次趋近律进行控制。通过仿真实验发现,系统的响应曲线存在一定的抖振。因此为了减小抖振,引入了边界层对趋近律进行改进,使系统达到稳定并减小抖振,实现对系统的平衡控制。研究轮式倒立摆的速度跟踪问题。滑模面设计成速度跟踪误差和倾角跟踪误差加权和的形式。并通过滑模的到达条件得到了系统的控制律。在控制器的设计中,将模型的不确定性和外部干扰也考虑在内。最后对系统进行仿真,证明设计的非线性滑模控制器能够实现对轮式倒立摆的速度跟踪控制。(本文来源于《大连海事大学》期刊2016-06-01）
李娜[10]（2016）在《自平衡两轮电动车斜面建模及其平衡控制》一文中研究指出本文所选的研究对象是两轮平衡车的行走机构,此机构为具有两轮同轴、对称分布的特点,采用两个直流伺服电机分别独立驱动左右车轮进行行走,它具有高阶次、不稳定、多变量、非线性等特点,是验证各种算法的理想的平台,同时它具有运动灵活、结构简单等特点,可用于交通运载等领域。当平衡系统在坡面上运动时,在重力作用影响下,使其平衡状态更难于控制。行走机构是通过不断的改变摆杆角度进行车速的改变使得车体保持平衡状态。本文主要针对该机构的行走平衡控制技术进行研究。研究成果如下：(1)利用拉格朗日方程建立两轮平衡行走机构在坡面运动时的动力学模型,此模型具有非线性、强耦合等特性,再在一定范围内对模型进行线性化得到线性的控制系统的数学模型。(2)通过进行线性二次型LQR法设计线性二次型最优控制器,并进行仿真,此方法可以使平衡车实现稳定平衡。(3)通过极点配置法选取加权阵,在利用线性二次型LQR法得出最优极点配置法来进行自平衡车的状态反馈控制器的设计,并在MATLAB软件下进行控制算法仿真。仿真结果显示,此种方法可以很好调节自平衡车的稳定平衡,减少了系统达到稳态的时间。(4)最后,经过两种方法比较,最优极点配置法达到稳态所用的时间优于线性二次型,并且可以持续稳定。(本文来源于《辽宁大学》期刊2016-05-01）
两轮建模论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
轮式移动机器人因具有灵活高效、稳定快速的移动能力,在物流运输、探索搜救、材料操作、服务娱乐等领域都有十分重要的应用。而两轮机器人因具有任意半径转弯、原地调头、灵活避障、结构简单等突出优点受到了很多研究者和工业界人士的关注。但是传统两轮机器人的结构决定了两轮机器人是一个欠驱动、本质不稳定的系统,在运动过程中驱动轮转角和上身倾角具有强耦合性,驱动轮运动状态变化必然引起上身倾角的变化。针对这一问题,本文提出了一种带辅助臂的两轮机器人,以实现两轮机器人在不平路面匀速运动以及在平整路面加减速运动过程中始终保持上身竖直为目标,进行了以下几个方面的研究。带辅助臂两轮机器人动力学建模。通过牛顿-欧拉法推导了两轮机器人在不平路面上的动力学模型,并对在不平路面上的两轮机器人动力学系统平衡点进行分析,为机器人的控制算法推导奠定基础。两轮机器人控制算法和辅助臂控制策略的研究。基于滑模控制理论两轮机器人滑模控制算法,为机器人的控制提供底层的控制算法。利用机器人的动力学模型提出基于扩展卡尔曼滤波的传统两轮机器人和带辅助臂两轮机器人在不平路面上运动时的不平路面倾角估计算法,实时估计路面倾角,通过路面倾角估计值消除速度稳态误差。针对不平路面匀速运动和平整路面上加减速运动两种情况提出基于质心的辅助臂控制策略,通过上层辅助臂的轨迹调整机器人质心位置实现两轮机器人在运动时始终保持竖直。两轮机器人仿真和实验研究。针对上述内容,基于MATLAB分别对在不平路面匀速运动和在平整路面加减速运动两种情况进行仿真研究,验证算法有效性并进行参数整定。搭建带辅助臂两轮机器人实验平台,分别进行不平路面上和平整路面上两轮机器人实验,在实际平台上证明滑模控制器、路面倾角估计算法、基于质心的辅助臂控制策略的有效性,辅助臂的存在可以提高两轮机器人的抗干扰性和灵活性,并在实现在运动过程中始终保持两轮机器人上身保持竖直。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
两轮建模论文参考文献
[1].钱庆文.两轮自平衡车摆机器人建模与控制方法的研究[D].哈尔滨理工大学.2019
[2].谢振生.带辅助臂的两轮机器人建模与控制研究[D].哈尔滨工业大学.2019
[3].秦闯,傅双枝,金先龙,侯心一,邱忠.组合式假人建模在两轮电动车交通事故模拟中的应用[J].上海交通大学学报.2019
[4].熊宇聪,张猛,魏大忠.两轮自平衡车横向动力学建模与控制研究进展[J].电子科技.2019
[5].黄澜.松软地面两轮驱动机器人系统建模及运动控制研究[D].哈尔滨工业大学.2018
[6].昝佳俊.两轮自平衡智能车的建模及其平衡控制原理分析[J].科学中国人.2017
[7].罗川.混合式假人建模方法及其在两轮车交通事故仿真中的应用[D].上海交通大学.2017
[8].李杨,战艺,周晓明,袁辉.两轮自平衡小车的建模与控制[J].装备制造技术.2016
[9].付任.两轮自平衡倒立摆式机器人的建模与控制[D].大连海事大学.2016
[10].李娜.自平衡两轮电动车斜面建模及其平衡控制[D].辽宁大学.2016