基于模型预测控制的双轮平衡轮椅轨迹跟踪
常宏
王赜
内蒙古工业大学机械工程学院,内蒙古呼和浩特 010051
摘要：为实现双轮平衡轮椅的自主循迹出行,根据欧拉-拉格朗日方程建立双轮平衡轮椅的动力学模型,通过差动几何模型建立运动关系,采用Pure Pursuit算法规划系统的目标运动状态,分别采用模型预测控制(model predictive control,MPC)及线性二次型最优控制(linear quadratic regulator,LQR)对双轮平衡轮椅进行平衡控制及运动状态追踪.通过软件Simulink搭建双轮平衡轮椅控制仿真系统,验证双轮平衡轮椅系统分别采用LQR和MPC控制器时的轨迹跟踪效果及跟踪平稳性.仿真结果表明:MPC控制器的动态响应速度较LQR控制器快,MPC控制器作用下车体能快速恢复稳定状态;轨迹跟踪时,MPC控制器在启动转向及终点位置对车体倾角及速度的稳定控制优于LQR控制器.
关键词：双轮平衡轮椅LQR控制器MPC控制器轨迹追踪
分类号：U489(其他道路运输工具)TP242.6(自动化技术及设备)
资助基金：内蒙古自治区关键技术攻关计划项目(2021GG0258)
论文发表日期：2024-06-30
在线出版日期：2026-05-22（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 1-9,18 )
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