控制力矩陀螺致動之二維倒單擺系統平衡控制

Balance Control and Path Following of a Unicycle Robot using Second-order Sliding Mode Control

(104 王俊諺)

摘要

單輪車機器人系統因僅有一個驅動輪與地面接觸,因此其系統屬於不穩定之非線性系統,故常被用來驗證各式非線性控制理論的效能。本論文旨在將吾人所設計之單輪車機器人系統,利用二階順滑模態控制器,完成穩定平衡之控制且達到弧形與S形之路徑追隨。論文中吾人以Euler-Lagrange法推導其完整的三維空間動態數學模型,再針對此數學模型進行系統模擬與二階順滑模態控制器設計,論文中吾人以慣性量測單元姿態感測器來偵測系統姿態,並輔以卡門濾波器以得到較佳之回授訊號,最後以數位訊號處理器(TMS320F2812)實現單輪車機器人路徑追隨控制。實驗證明所設計二階順滑模態控制器應用於單輪車機器人系統,確實有相當不錯的控制效能。
系統硬體架構圖 雙足機器人實體圖
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