基于同伦映射的两轮机器人控制器设计  

Design of a Two-wheeled Robot Controller Based on Homotopic Mapping

作　　者：孙亮[1] 甘家飞[1] 

机构地区：[1]北京工业大学人工智能及机器人研究所,北京100124

出　　处：《计算机测量与控制》2010年第9期2083-2084,2087,共3页Computer Measurement &Control

基　　金：国家自然科学基金项目(60774077)

摘　　要：两轮自平衡移动机器人是一种高阶次、不稳定、非线性的典型控制系统,以其为研究对象,采用Lagrange方程建立其动力学模型,经过线性化处理并在多项式同伦映射与其零点映射轨线的基础上,采用同伦不动点的控制系统闭环极点配置方法实现闭环极点的配置;仿真和物理实验表明,同伦法对两轮自平衡机器人的姿态进行控制,在很短时间即可获得较为稳定的动态平衡,此控制器设计方法优于传统极点配置方法。Two-wheeled robot is a non-stable,non-linear,strong coupling system.This paper established the dynamic model applying Lagrange program,and carried out linearization treatment.Based on polynomial homotopic mapping and the corresponding zero loci,this article used the pole disposition method based on the homotopic fixed point to configure closed-loop poles.The simulation and physical experiments results demonstrate that it can control the two-wheeled robot system in a very short period of time to get a stable dynamic equilibrium.This controller design method is superior to the traditional method of pole placement.

关 键 词：两轮自平衡机器人 LAGRANGE方程 同伦映射 根轨迹 

分 类 号：TP242[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]