球形机器人水上运动动力学建模及控制设计

作     者：胡安庆 高丙团 王寰 何嘉弘 HU Anqing;GAO Bingtuan;WANG Huan;HE Jiahong

作者机构：东南大学电气工程学院江苏南京210096 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(11102039) 

出 版 物：《控制工程》 (Control Engineering of China)

年 卷 期：2024年第31卷第5期

页      码：794-800页

摘      要：针对双轮驱动的球形机器人,研究其在水上的动力学建模与控制设计。选择球内驱动体摆角、球体转角和球体平动位移作为广义坐标,通过将水阻力分解为阻碍球形机器人平动的压差阻力和阻碍球形机器人转动的水面粘滞摩擦力,求得广义坐标对应的广义力,利用拉格朗日方程建立球形机器人水上运动的动力学模型。进一步,将得到的水上动力学模型线性化并推导出球体平动速度相对于输入转矩的传递函数,设计速度闭环PID控制器来实现球形机器人水面运动的恒速控制。最后,通过仿真和实验验证了动力学模型的正确性和所设计控制器的有效性。

主 题 词：球形机器人 动力学 水上运动 拉格朗日方程 PID控制 

学科分类：081104[081104] 08[工学] 0811[工学-水利类] 

D　O　I：10.14107/j.cnki.kzgc.20220070

馆 藏 号：203127958...