一种自行车机器人的动力学分析与仿真
邹俊
(北京邮电大学自动化学院,北?/p>
100876
?/p>
摘要?/p>
自行车是一种高效而且环保的交通工具?/p>
但自行车动力学特征较为复杂,
从控制学?/p>
度说?/p>
其本身就是一个欠驱动的不稳定系统?/p>
行驶中的自行车的动力学模型相对复杂,
受外
界因素干扰很大,如不同的地面情况和风速的影响,很难完全模拟。因此,自行车的自动?/p>
制的发展是一项具有挑战意义的主题?/p>
本文提出了一种自行车机器人的建模方法并设计了?/p>
把控制器,并用仿真实验验证了其正确性?/p>
关键?/p>
?/p>
自行车机器人
;
自动控制
;
稳定?/p>
中国图书分类?/p>
:
TP273.5
Modeling and Simulation of Autonomous
Bicycle
Abstract:
Bicycle is an efficient and environment-friendly transport. However, the dynamics of bicycle
is
complicated.
From
the
control
point
of
view,
it
is
an
under
actuated
nonholonomic
system.
The
dynamics of bicycle is relatively complicated, and very susceptible to disturbance from outside, such as
different ground conditions and wind speed, and it is difficult to fully simulate. Thus, the development
of automatic control for driving a bicycle is a challenging theme. This paper presents a dynamic model
of bicycle and designs a steer controller. Simulation is performed to prove the validity of this controller.
Key words:
Autonomous Bicycle; Automatic Control; Stability
0
引言
自行车是一种高效而且环保的交通工具。自?/p>
1818
年,德国人德莱斯
(Baron
Karivon
Drais)
在法国巴黎发明了带车把的木制两轮自行车以来,自行车给人类的生活带来了极大?/p>
便利,同时,人们也在对其进行不断的改?/p>
[1][2]
?/p>
2006
年,日本著名的机器人
?/p>
村田顽童
?/p>
?/p>
是向人们展示了行走坡道和
S
型平衡木、倒车行走,检测障碍物,进入车库,手机遥控?/p>
作,发声、播放音乐等功能。到目前为止,自行车机器人已经取得一定的研究成果,其研究
内容主要围绕动力学建模和提出新的控制算法两方面内容展开的?/p>
自行车与倒立摆有很大的相似性,
然而前者动力学特性更加复杂,
可以利用模糊神经?/p>
络控制?/p>
非线性控制等控制方法来建模和设计控制器?/p>
同时?/p>
自行车机器人还涉及到传感?/p>
技术、自适应控制、机械力学、无线通信等众多学科。因此,无论在理论和实践中都具有?/p>
分重要的意义?/p>
1
动力学分析及建模