平衡车机电控制系统建模与仿真.pdf

平衡车机电控制系统建模与仿真
孙
军, 万明伦, 吕
博, 王玉玲
( 沈阳建筑大学交通与机械工程学院, 辽宁沈阳 110168)
M odeling and Simulation of M echano- electronic Cont rol Sy stem for Self- balance Vehicle
SUN Jun, WAN Ming- lun, LV Bo, WANG Yu- ling
( Schoo l of T raffic and M echanical Eng ineering, Shenyang Jianzhu U niv ersity , Sheny ang 110168, China)

摘要: 构建平衡车机电控制系统, 研究机电控制 Key words: self- balance v ehicle; m athematical
系统的建模与仿真设计方法. 在建立系统结构模型 m odeling ; state feedback; LabVIEW
的基础上, 应用拉格朗日( Lag rang e) 方法建立系统
动力学方程和数学模型; 在 LabVIEW 及其控制与
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引言
仿真工具包开发环境下, 依据系统的数学模型, 设计
状态反馈控制器. 当施加 0. 22 r ad 扰动时, 平衡车平衡车是动力学理论和自动控制理论与技术相
位置、速度、倾斜角度、角速度都在 3. 5 s 左右回到结合的研究项目, 平衡车控制系统是一个复杂的、不
了平衡状态, 这表明, 系统建立的模型是合理可靠稳定的、非线性系统, 平衡车的控制就是使平衡车尽
的, 所设计的状态反馈控制器得到了较好的控制效快地达到一个平衡位置, 并且使之没有大的振荡和
果. 过大的角度和速度; 当平衡车到达期望的位置后, 系
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关键词: 平衡车; 数学建模; 状态反馈; Lab
统能克服随机扰动而保持稳定的位置. 在此通
V IEW 过对平衡车机电系统的力学分析, 建立数学模型, 推
中图分类号: T P273. 5 导出系统的状态方程. 在极点配置的基础上, 利用状
文献标识码: A 态反馈算法对系统进行控制. 通过 LabVIEW 及其
文章编号: 1001- 2257( 2010) 10- 0034- 04 控制与仿真工具包进行仿真设计, 根据仿真曲线进
Abstract: This paper co nstructio ns the mecha
行分析, 检验控制算法的控制效果. 通过对平衡车机
no- electr onic contr ol system fo r the self- balance 电控制系统的数学建模研究, 为实验样机提供合理
vehicle, and studies the modeling and simulatio n 可靠的参考数据; 通过仿真设计, 可缩短样机开发时
design m ethods. Base on the system str ucture mo d
间, 提高开发效率.
el, w e used lagr ange metho d to establishment the 1
系统构成
system i