| 摘要 | 第5-6页 |
| ABSTRACT | 第6页 |
| 第1章 绪论 | 第10-16页 |
| 1.1 研究背景及其意义 | 第10-12页 |
| 1.2 轮式倒立摆的研究现状 | 第12-15页 |
| 1.2.1 轮式倒立摆的控制算法 | 第12-14页 |
| 1.2.2 轮式倒立摆控制存在的问题 | 第14-15页 |
| 1.3 本文主要研究内容 | 第15页 |
| 1.4 本章小结 | 第15-16页 |
| 第2章 轮式倒立摆的软硬件开发环境 | 第16-28页 |
| 2.1 轮式倒立摆机器人的硬件设计 | 第16-17页 |
| 2.2 Beaglebone Black核心控制器 | 第17-19页 |
| 2.3 实时处理单元 | 第19-20页 |
| 2.4 运动控制模块 | 第20-24页 |
| 2.4.1 姿态检测模块 | 第20-21页 |
| 2.4.2 光电编码盘测速模块 | 第21页 |
| 2.4.3 电机驱动模块 | 第21-22页 |
| 2.4.4 超声波模块 | 第22-23页 |
| 2.4.5 双独立供电模块 | 第23页 |
| 2.4.6 电压转换模块 | 第23-24页 |
| 2.5 轮式倒立摆机器人的软件设计 | 第24-28页 |
| 2.5.1 Beaglebone Black开发环境 | 第24-26页 |
| 2.5.2 软件开发流程及程序设计 | 第26-27页 |
| 2.5.3 轮式倒立摆的控制算法 | 第27页 |
| 2.5.4 系统的软硬件调试 | 第27-28页 |
| 第3章 轮式倒立摆的建模与辨识 | 第28-46页 |
| 3.1 概述 | 第28页 |
| 3.2 轮式倒立摆机器人系统的建模 | 第28-35页 |
| 3.2.1 电机模型 | 第29-30页 |
| 3.2.2 车轮模型 | 第30-31页 |
| 3.2.3 车身模型 | 第31-32页 |
| 3.2.4 轮式倒立摆机器人模型 | 第32-34页 |
| 3.2.5 模型分析 | 第34-35页 |
| 3.3 辨识方案 | 第35-44页 |
| 3.3.1 辨识模型结构 | 第36页 |
| 3.3.2 选择闭环辨识 | 第36页 |
| 3.3.3 激励信号的选择 | 第36-37页 |
| 3.3.4 获得输入输出数据 | 第37-39页 |
| 3.3.5 数据预处理 | 第39页 |
| 3.3.6 选择辨识算法 | 第39-40页 |
| 3.3.7 辨识结果 | 第40-41页 |
| 3.3.8 模型验证 | 第41-44页 |
| 3.4 小结 | 第44-46页 |
| 第4章 轮式倒立摆的轨迹线性化控制 | 第46-64页 |
| 4.1 引言 | 第46页 |
| 4.2 轨迹线性化的思路 | 第46-47页 |
| 4.3 轨迹线性化的设计方法 | 第47-48页 |
| 4.4 线性时变系统的PD谱配置 | 第48-57页 |
| 4.4.1 线性时变系统的反馈控制 | 第48-50页 |
| 4.4.2 PD谱理论概述 | 第50-52页 |
| 4.4.3 二阶系统及期望PD特征值 | 第52-53页 |
| 4.4.4 闭环PD谱设计 | 第53-56页 |
| 4.4.5 系统的伪逆 | 第56-57页 |
| 4.5 轨迹线性化控制器设计 | 第57-64页 |
| 4.5.1 系统的开环设计 | 第57-59页 |
| 4.5.2 系统的闭环设计 | 第59-60页 |
| 4.5.3 仿真结果 | 第60-62页 |
| 4.5.4 轨迹线性化方法的实现 | 第62页 |
| 4.5.5 小结 | 第62-64页 |
| 第5章 总结与展望 | 第64-65页 |
| 参考文献 | 第65-68页 |
| 致谢 | 第68页 |