摘要：立方体机器人具有非线性、多变量、强耦合和欠驱动结构不稳定等特性。针对坡面上以棱边为支点自平衡的立方体机器人的控制问题,设计了一种基于区间Ⅱ型T-S模糊模型的立方体机器人自平衡控制系统。首先,基于区间Ⅱ型T-S模糊模型对立方体机器人在坡面上以棱边为支点自平衡进行建模;然后,设计了基于区间Ⅱ型T-S模糊模型的状态反馈控制器,并通过粗糙集对控制器的模糊规则进行约简;最后,实验验证了本文所设计立方体机器人坡面控制系统的可行性。通过实验结果对比可知,相比于传统比例积分微分(PID)控制系统,本文所设计的基于区间Ⅱ型T-S模糊模型的控制系统能更好地处理立方体机器人系统的不精确性和外界扰动。

摘要：为抑制磁悬浮转子系统的不平衡振动力,提出了一种基于复数相移陷波器和前馈控制的自平衡控制算法。介绍了磁悬浮转子系统的结构和工作原理,给出了含转子不平衡的磁悬浮转子系统动力学模型,分析了不平衡振动力的电气特性。推导了不平衡振动力的抑制条件,指出功率放大器引起的幅值和相位误差是影响不平衡振动抑制效果的主要因素。将磁悬浮转子两自由度平动方程转换为单自由度复数方程,设计了复数相移陷波器,建立数学方程并讨论了中心频率的幅值和相位特性。最后以磁悬浮控制力矩陀螺为测试平台,对提出的控制算法进行了实验验证。结果表明:采用该算法后不平衡振动力减小了94.1%,验证了该算法的有效性。此外本算法还具有动态过程平滑、计算量少等优点。

摘要：针对两轮自平衡机器人的运动平衡控制问题,采用了基于Skinner操作条件反射理论的自回归神经网络学习算法作为机器人的学习机制,利用自回归神经网络对评价函数进行逼近,以实现对行为决策的优化,从而使机器人能够在无需外部环境模型的情况下,通过学习和训练,获得像人或动物一样的自主学习技能,解决了两轮机器人的运动平衡控制问题.最后分别在无扰动和有扰动的两种状态下设计了仿真实验并进行了比较.结果表明,该操作条件反射学习机制具有较快的自主平衡控制技能和较好的鲁棒性能,体现了较高的理论研究意义和工程应用价值.

摘要：针对水田存在起伏导致传统除草装置难以实现自平衡控制,从而对秧苗造成损害的问题。针对该问题设计了一种水田除草机自平衡控制机械结构,并进行水田试验,从而验证该机械机构能够实现水田除草机地面仿形自平衡控制。整机主要的调节装置有机械调节装置、传感器调节装置和油缸调节装置。调节装置使除草部件在工作时与水田保持贴合状态,并且调整除草部件的左右倾斜角度。经过水田试验验证,作业后除草率可以达到85%,且伤苗率显著降低。

摘要：针对单球自平衡移动机器人建模复杂及自平衡控制算法准确性与可靠性不足等问题,通过将单球自平衡移动机器人模型等效为原理简单、理论成熟的一级倒立摆模型及IASMP模型,极大地降低了单球自平衡移动机器人系统建模与优化的复杂程度,提高了其建模与自平衡控制算法的准确性与可靠性,为单球自平衡移动机器人样机的优化与实验分析提供了理论依据。最后对单球自平衡移动机器人样机进行了实验分析,验证了所建模型及控制算法的有效性。

摘要：结合四旋翼飞行器和巡检机器人这两种巡线方式的优点,设计了一种具有飞行和线上巡检功能的飞滑式巡线机器人,该机器人坐立在输电线零线上滑行巡线。阐述了飞滑式巡线机器人控制方案和总体结构,设计了带死区的PID线上自平衡控制方案,搭建了硬件平台,实现了飞滑式巡线机器人的线上自稳定。实验结果表明,采用带死区的PID控制比常规PID控制响应速度更快,同时不会出现超调现象。

摘要：针对目前国内外所研究的载人球形载具或机器人,不具备大尺寸、载人能力、可全向运动的特点,该文提出一款载人球形载具的设计。对载人球形载具进行数学建模分析,利用拉格朗日方法,研究影响载人球形载具平衡控制的主要因素和影响因子。而后为球形载具在不平整的路况下运动,设计了其在左右方向的自平衡控制,以确保球形载具各个方向完成安全有效地运动。

摘要：针对计算机技术、机械工程技术和控制理论等领域应用广泛的自平衡系统中存在的不平衡、不稳定,以及数据采集不及时、不便捷等问题,结合PID控制算法的要求,采用LabVIEW软件编制控制程序,设计自平衡系统的硬件,实现了在虚拟仿真平台中对自平衡系统的控制。测试结果表明,所设计控制系统能够通过编制软件实现对自平衡系统的有效控制。

摘要：针对自行车机器人侧向自平衡问题,以一类装有角动量轮的自行车机器人为研究对象,提出一种新的平衡控制方法.该方法根据自行车机器人静止时刻的侧向平衡条件,构造机器人平衡控制的运动学约束,并将平衡约束视为控制目标.基于Udwadia-Kalaba(U-K)理论,建立满足机器人侧向平衡的扭矩解析模型,设计基于模型的平衡约束跟随控制器.研究结果表明,所提控制方法能够实现自行车机器人的侧向平衡,克服机器人侧向横滚角θ初始偏差的干扰,通过对平衡扭矩模型的计算,对自行车机器人进行主动平衡控制.相较于传统PD反馈控制方法,该种基于模型设计的控制方法,具有系统响应速度快、超调量小和控制扭矩易于优化等特点.借助MATLAB软件,对所提控制方法进行了仿真验证,实现了初始横滚角速度分别为0、1、2、5°·s^(-1)条件下的自行车机器人侧向自平衡控制,仿真结果验证了控制系统的稳定性和有效性,为无人驾驶自行车机器人的平衡控制领域提供了一个新的思路.

摘要：提出了一种基于PID控制的两轮遥控自平衡小车的控制器设计与电路实现方案。首先研究了两轮自平衡小车的机械结构与动力学模型,得到了电机旋转角速度对车身倾角的传递函数。其次,根据其动力学模型设计了具有自主避障功能的遥控自平衡小车控制电路。在此基础上研究了小车的自平衡控制策略,设计了直线运动PI控制器、直立运动PD控制器与转向控制PD控制器,并仿真验证了平衡控制算法。实验测试表明,该方案可以很好的实现两轮遥控小车的自平衡控制,具有一定的适用与推广价值。