非同轴前后轮自平衡车非线性转弯平衡控制

摘要

针对非同轴前后轮自平衡车转弯平衡控制问题,提出一种基于非线性动力学模型的转弯平衡控制方法。在分析自平衡车稳定转弯原理的基础上,以自平衡车车体左右倾斜角、转向角、陀螺进动角为广义坐标,利用拉格朗日法建立平衡车转向的MIMO仿射非线性动力学模型;基于反馈精确线性化理论设计PID控制器,进行自平衡车的转弯平衡控制以及对输入的解耦;最后基于该动力学模型和控制算法,在Matlab中的Simulink平台上进行仿真,实验结果表明上述控制算法能够在给定一定转向角和速度下快速且稳定地控制倾斜姿态,同时拥有一定抗干扰能力,验证了动力学模型的正确性和反馈线性化控制算法的有效性。