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专利号: 2019103086100
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种反作用轮平衡自行车机器人模糊自适应滑模控制系统,其特征在于,包括传感器系统、主控芯片及电机系统,其中,所述传感器测量模块用于采集自平衡机器人运动参数,该运动参数至少包括角速度信号和加速度信号,以及电机转速信号;所述主控芯片中设置分别用于反作用轮的平衡控制器,前进电机的速度控制器及转向的方向控制器;

所述电机系统包括用于平衡的反作用轮电机,前进电机以及转向舵机;

所述主控芯片与所述传感器测量模块和所述电机系统相连接,用于根据所述传感器测量模块采集的运动参数控制所述电机系统的运动;

所述主控芯片中设置的模糊自适应滑模控制根据角度参量 和角加速度 控制输出平衡力矩τ从而驱动反作用轮运动,以保持自行车机器人的平衡;

所述模糊自适应滑模控制器的输出方程为:

其中,M0和Jh0分别为自行车机器人的重量和转动惯量, 和 为这两个量的测量误差,k是一个常数参量,为角度误差,uf(s,Δs)为模糊表输出方程,D为模型未定量的最大值,为滑模自适应项,其定义为 β为前轮的转角。

2.根据权利要求1所述的反作用轮平衡自行车机器人模糊自适应滑模控制系统,其特征在于,所述模糊自适应滑模控制器中还设置模糊表,所述模糊表根据输入的滑模变量和其一阶导数输出。

3.根据权利要求1所述的反作用轮平衡自行车机器人模糊自适应滑模控制系统,其特征在于,所述模糊自适应滑模控制器中的自适应项 可以根据当前滑模变量的大小自适应的调整控制输出。

4.根据权利要求1所述的反作用轮平衡自行车机器人模糊自适应滑模控制系统,其特征在于,所述模糊自适应滑模控制器根据部分已知动力学推导得出。

5.根据权利要求1所述的反作用轮平衡自行车机器人模糊自适应滑模控制系统,其特征在于,所述传感器测量模块至少包括陀螺仪和加速度计。

6.根据权利要求4所述的反作用轮平衡自行车机器人模糊自适应滑模控制系统,其特征在于,所述陀螺仪的型号为MPU6050。

7.根据权利要求4所述的反作用轮平衡自行车机器人模糊自适应滑模控制系统,其特征在于,所述加速度计的型号为MPU6050。

8.根据权利要求4所述的反作用轮平衡自行车机器人模糊自适应滑模控制系统,其特征在于,还包括通讯模块,所述通讯模块用于实现自行车机器人与外部设备进行数据通讯。

9.根据权利要求1所述的反作用轮平衡自行车机器人模糊自适应滑模控制系统,其特征在于,所述主控芯片采用STM32F103。