| 摘要 | 第5-6页 |
| ABSTRACT | 第6-7页 |
| 第一章 绪论 | 第11-21页 |
| 1.1 课题背景及意义 | 第11-12页 |
| 1.1.1 课题背景 | 第11-12页 |
| 1.1.2 课题意义 | 第12页 |
| 1.2 国内外研究现状 | 第12-18页 |
| 1.2.1 国外研究现状 | 第12-16页 |
| 1.2.2 国内研究现状 | 第16-17页 |
| 1.2.3 控制方案研究现状 | 第17-18页 |
| 1.3 本文的主要贡献与创新 | 第18-19页 |
| 1.4 本论文的结构和内容安排 | 第19-21页 |
| 第二章 自平衡控制系统总体方案及相关技术研究 | 第21-38页 |
| 2.1 引言 | 第21页 |
| 2.2 自平衡原理研究 | 第21-24页 |
| 2.2.1 关键控制变量研究 | 第21-23页 |
| 2.2.2 最大可控角度研究 | 第23-24页 |
| 2.3 自平衡车建模分析 | 第24-33页 |
| 2.3.1 系统坐标、参数和变量 | 第24-25页 |
| 2.3.2 动力学模型 | 第25-28页 |
| 2.3.3 运动学模型 | 第28-29页 |
| 2.3.4 电机伺服模型 | 第29-30页 |
| 2.3.5 系统解耦及系统仿真 | 第30-33页 |
| 2.4 稳定控制总体方案设计 | 第33-37页 |
| 2.4.1 姿态感知系统模块 | 第35-36页 |
| 2.4.2 自平衡控制模块 | 第36页 |
| 2.4.3 电机伺服控制模块 | 第36-37页 |
| 2.5 本章总结 | 第37-38页 |
| 第三章 运动姿态识别系统的研究与设计 | 第38-58页 |
| 3.1 引言 | 第38-39页 |
| 3.2 姿态测量方法的研究 | 第39-43页 |
| 3.2.1 坐标变换与姿态矩阵 | 第40-41页 |
| 3.2.2 四元数与姿态矩阵 | 第41-43页 |
| 3.3 基于卡尔曼滤波的自适应误差四元数姿态解算 | 第43-53页 |
| 3.3.1 四元数初值解算 | 第43-44页 |
| 3.3.2 误差四元数卡尔曼更新算法 | 第44-49页 |
| 3.3.3 自适应算法设计 | 第49-50页 |
| 3.3.4 姿态融合算法流程 | 第50-51页 |
| 3.3.5 姿态测量系统的硬件设计与实现 | 第51-53页 |
| 3.4 算法实验验证及结果分析 | 第53-57页 |
| 3.4.1 静态情况下姿态数据分析 | 第53-55页 |
| 3.4.2 姿态解算算法的比较分析 | 第55-57页 |
| 3.5 本章总结 | 第57-58页 |
| 第四章 柔性载体自平衡控制算法的研究与设计 | 第58-73页 |
| 4.1 引言 | 第58页 |
| 4.2 柔性载体自平衡控制技术的研究 | 第58-61页 |
| 4.3 自平衡控制方法的研究 | 第61-63页 |
| 4.3.1 基于PID控制器的单闭环自平衡控制算法 | 第61-62页 |
| 4.3.2 基于线性二次型控制自平衡控制算法 | 第62-63页 |
| 4.4 自平衡控制算法设计 | 第63-70页 |
| 4.4.1 自平衡控制结构设计 | 第63-66页 |
| 4.4.2 姿态平衡控制的非线性PD控制算法设计 | 第66-68页 |
| 4.4.3 伺服控制环 | 第68-69页 |
| 4.4.4 运动控制环 | 第69-70页 |
| 4.5 自平衡控制算法验证及运动控制仿真 | 第70-72页 |
| 4.5.1 自平衡控制算法验证及结果分析 | 第70-71页 |
| 4.5.2 自平衡车运动控制实验 | 第71-72页 |
| 4.6 本章总结 | 第72-73页 |
| 第五章 自平衡车控制系统设计 | 第73-92页 |
| 5.1 引言 | 第73页 |
| 5.2 主板硬件电路设计 | 第73-74页 |
| 5.3 软件结构设计与实现 | 第74-76页 |
| 5.4 主要算法及其实现 | 第76-77页 |
| 5.5 自平衡实验验证 | 第77-92页 |
| 5.5.1 刚性载体实验数据分析 | 第78-84页 |
| 5.5.2 柔性载体实验数据分析 | 第84-90页 |
| 5.5.3 实验总结 | 第90-92页 |
| 第六章 总结与展望 | 第92-94页 |
| 6.1 总结 | 第92页 |
| 6.2 展望 | 第92-94页 |
| 致谢 | 第94-95页 |
| 参考文献 | 第95-99页 |
| 攻硕期间取得的研究成果 | 第99页 |