基于IMU/UWB的两轮自平衡车轨迹跟踪控制器设计与实现

作     者：宁一高 岳明 许媛 于紫龙 NING Yi-gao;YUE Mingy;XU Yuan;YU Zi-long

作者机构：大连理工大学汽车工程学院 

基　　金：国家自然科学基金项目(61573078,61873047) 辽宁省自然科学基金项目(20170540171) 

出 版 物：《控制与决策》 (Control and Decision)

年 卷 期：2019年第34卷第12期

页      码：2635-2641页

摘      要：两轮自平衡车的精确轨迹跟踪技术是实现其自主运动控制的基础.为此,采用拉格朗日法建立两轮自平衡车的动力学模型,并据此提出基于非奇异终端滑模(NTSM)和线性二次型调节器(LQR)的两轮自平衡车轨迹跟踪控制器.在Matlab/Simulink环境下,对所设计的轨迹跟踪控制器进行性能仿真,结果显示,两轮自平衡车能够精确跟踪所给定的参考轨迹,初步表明了所提出轨迹跟踪控制器的有效性.在此基础上,使用STM32F103C8T6单片机,并结合惯性测量组件(IMU)和超宽带(UWB)定位技术对所设计的轨迹跟踪控制器进行硬件实现.实验结果表明,两轮自平衡车能够对给定的参考轨迹进行良好跟踪,横坐标偏差小于0.2 m,纵坐标偏差小于0.2 m,转向角偏差小于0.07 rad,车身倾角除了初始时的波动外均小于0.05 rad.

主 题 词：两轮自平衡车 自主运动控制 轨迹跟踪 非奇异终端滑模 线性二次型调节器 IMU/UWB 

学科分类：08[工学] 0835[0835] 0802[工学-机械学] 080201[080201] 

核心收录：

D　O　I：10.13195/j.kzyjc.2018.0363

馆 藏 号：203829923...