TWSBR轨迹跟踪控制器设计与实现
李爱娟
孙超
王特
刘刚
高博逊
山东交通学院汽车工程学院,山东 济南 250357
摘要：为解决两轮自平衡机器人(two-wheeled self-balancing robot,TWSBR)在实际运行中稳定性差、轨迹跟踪误差大、控制策略复杂等问题,对 TWSBR进行动力学和运动学分析并建立数学模型,基于线性二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR)设计前向控制系统,基于滑模变结构控制(sliding mode variable structure controller,SMVSC)设计转向控制系统,对LQR前向控制系统和SMVSC转向控制系统进行仿真试验.仿真试验表明:TWSBR实际转向角在试验开始后 1.2s达到期望转向角,实际车身倾角在试验开始后 2s达到期望车身倾角,实际车速在试验开始后 3s达到期望车速.设计跟踪轨迹生成器,构建TWSBR轨迹跟踪控制系统,搭建TWSBR试验平台,进行TWSBR轨迹跟踪试验.试验结果表明:TWSBR车身倾角误差、车身倾角速度误差、转向角误差、转向角速度误差在试验开始后 1s稳定在 0 附近,位移误差、车速误差在试验开始后 2s稳定在 0附近,TWSBR各状态变量稳定后波动范围较小,考虑到传感器采集误差、电机驱动精度等因素,表明TWSBR轨迹跟踪效果较好,可实现位移跟踪、车速跟踪、车身倾角跟踪和转向角跟踪.
关键词：TWSBRLQR前向控制系统SMVSC转向控制系统轨迹跟踪试验平台
分类号：U298.2(铁路运输管理工程)
资助基金：山东省重点研发计划(重大科技创新工程)项目(2022CXGC020706)山东省科技型中小企业创新能力提升工程项目(2023TSGC0288)济南市高校院所科研带头人工作室项目(202333067)
论文发表日期：2025-07-30
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( 91-99,107 )
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