| 致谢 | 第5-6页 |
| 摘要 | 第6-7页 |
| ABSTRACT | 第7页 |
| 1 引言 | 第11-21页 |
| 1.1 课题背景与意义 | 第11页 |
| 1.2 国内外研究现状 | 第11-18页 |
| 1.2.1 国外研究现状 | 第13-18页 |
| 1.2.2 国内研究现状 | 第18页 |
| 1.3 站球机器人的关键问题 | 第18-19页 |
| 1.4 论文的结构安排 | 第19-21页 |
| 2 与本文相关的基础理论概述 | 第21-37页 |
| 2.1 最优控制简介 | 第21-22页 |
| 2.2 滑模变结构控制简介 | 第22-28页 |
| 2.2.1 滑动模态的定义 | 第23-24页 |
| 2.2.2 滑模变结构控制的基本问题 | 第24页 |
| 2.2.3 滑模变结构控制系统的动态品质 | 第24-25页 |
| 2.2.4 滑模变结构控制对外干扰和系统内部的参数摄动的不变性 | 第25-26页 |
| 2.2.5 分层滑模控制 | 第26-28页 |
| 2.3 本文所用到的坐标系及有关旋转方向的定义 | 第28-32页 |
| 2.3.1 坐标系的定义 | 第28-30页 |
| 2.3.2 旋转方向的定义 | 第30-32页 |
| 2.4 站球机器人姿态的描述 | 第32-36页 |
| 2.4.1 姿态矩阵 | 第32-33页 |
| 2.4.2 姿态矩阵的欧拉角表示法 | 第33-34页 |
| 2.4.3 姿态矩阵的四元数表示法 | 第34-36页 |
| 2.5 本章小结 | 第36-37页 |
| 3 站球机器人的本体设计 | 第37-55页 |
| 3.1 站球机器人的机械结构设计简介 | 第37-41页 |
| 3.1.1 站球机器人的整体结构搭建 | 第37-39页 |
| 3.1.2 站球机器人的结构调整 | 第39-41页 |
| 3.2 电子系统硬件设计及所使用的元器件简介 | 第41-45页 |
| 3.2.1 元器件简介 | 第41-45页 |
| 3.2.2 主控电路板的设计及元器件焊接 | 第45页 |
| 3.3 站球机器人姿态测量系统设计简介 | 第45-54页 |
| 3.3.1 站球机器人姿态信息的测量 | 第46-49页 |
| 3.3.2 站球机器人姿态测量系统的初始化 | 第49-50页 |
| 3.3.3 站球机器人的姿态解算 | 第50-54页 |
| 3.4 本章小结 | 第54-55页 |
| 4 站球机器人数学模型的建立及其特性分析 | 第55-69页 |
| 4.1 站球机器人的工作原理 | 第55-56页 |
| 4.2 站球机器人的运动学分析 | 第56-59页 |
| 4.3 站球机器人动力学模型的建立 | 第59-67页 |
| 4.3.1 动力学模型的建立 | 第59-66页 |
| 4.3.2 站球机器人动力学模型特性分析 | 第66-67页 |
| 4.4 本章小结 | 第67-69页 |
| 5 站球机器人控制系统的设计与验证 | 第69-99页 |
| 5.1 站球机器人平衡控制器的设计与仿真 | 第69-88页 |
| 5.1.1 站球机器人的LQR设计 | 第69-73页 |
| 5.1.2 站球机器人的HSMC设计 | 第73-76页 |
| 5.1.3 LQR和HSMC的仿真实验及结果分析 | 第76-88页 |
| 5.2 站球机器人的实物控制 | 第88-96页 |
| 5.2.1 实验前的准备工作 | 第88页 |
| 5.2.2 LQR和HSMC的实物控制及结果分析 | 第88-96页 |
| 5.3 本章小结 | 第96-99页 |
| 6 结论 | 第99-101页 |
| 参考文献 | 第101-105页 |
| 附录A | 第105-109页 |
| 附录B | 第109-113页 |
| 附录C | 第113-119页 |
| 附录D | 第119-127页 |
| 附录E | 第127-135页 |
| 附录F | 第135-145页 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 | 第145-149页 |
| 学位论文数据集 | 第149页 |