| 摘要 | 第5-6页 |
| ABSTRACT | 第6-7页 |
| 第一章 绪论 | 第11-20页 |
| 1.1 引言 | 第11-12页 |
| 1.2 独轮自平衡机器人的国内外研究现状 | 第12-18页 |
| 1.2.1 各种类型的独轮自平衡机器人 | 第12-14页 |
| 1.2.2 采用惯性飞轮结构的独轮自平衡机器人 | 第14-18页 |
| 1.3 研究内容和结构安排 | 第18-20页 |
| 第二章 预备知识 | 第20-24页 |
| 2.1 引言 | 第20页 |
| 2.2 系统建模方法 | 第20-21页 |
| 2.2.1 牛顿力学法 | 第20页 |
| 2.2.2 牛顿-欧拉公式 | 第20-21页 |
| 2.2.3 拉格朗日方程法 | 第21页 |
| 2.3 滑模控制理论 | 第21-22页 |
| 2.4 有限时间控制理论 | 第22-23页 |
| 2.4.1 有限时间控制定义 | 第22页 |
| 2.4.2 相关引理 | 第22-23页 |
| 2.5 本章小结 | 第23-24页 |
| 第三章 独轮自平衡机器人的软硬件设计 | 第24-39页 |
| 3.1 引言 | 第24页 |
| 3.2 机器人的机械结构设计 | 第24-26页 |
| 3.3 机器人的硬件电路设计 | 第26-32页 |
| 3.3.1 硬件总体设计方案 | 第26页 |
| 3.3.2 单片机最小系统 | 第26-27页 |
| 3.3.3 角度传感器 | 第27-28页 |
| 3.3.4 电源模块 | 第28页 |
| 3.3.5 蓝牙模块 | 第28-29页 |
| 3.3.6 电机驱动模块 | 第29-31页 |
| 3.3.7 PCB设计 | 第31-32页 |
| 3.4 机器人系统软件设计 | 第32-36页 |
| 3.4.1 软件总体设计方案 | 第32页 |
| 3.4.2 下位机软件设计 | 第32-34页 |
| 3.4.3 上位机软件设计 | 第34-35页 |
| 3.4.4 通讯协议 | 第35-36页 |
| 3.5 实验结果与分析 | 第36-38页 |
| 3.6 本章小结 | 第38-39页 |
| 第四章 系统建模 | 第39-49页 |
| 4.1 引言 | 第39页 |
| 4.2 机器人动态平衡原理 | 第39-40页 |
| 4.3 动力学模型 | 第40-48页 |
| 4.3.1 拉格朗日方程 | 第40-41页 |
| 4.3.2 系统假设与变量说明 | 第41-42页 |
| 4.3.3 参考坐标系 | 第42页 |
| 4.3.4 机器人左右方向子系统的数学模型 | 第42-45页 |
| 4.3.5 机器人前后方向子系统的数学模型 | 第45-48页 |
| 4.4 本章小结 | 第48-49页 |
| 第五章 有限时间控制器设计 | 第49-59页 |
| 5.1 引言 | 第49页 |
| 5.2 滑模控制器设计 | 第49-50页 |
| 5.3 有限时间控制器设计 | 第50-54页 |
| 5.3.1 机器人左右方向子系统的有限时间控制策略 | 第50-54页 |
| 5.3.2 机器人前后方向子系统的有限时间控制策略 | 第54页 |
| 5.4 仿真实验 | 第54-58页 |
| 5.4.1 参数说明 | 第54-55页 |
| 5.4.2 机器人左右方向子系统的仿真实验 | 第55-57页 |
| 5.4.3 机器人前后方向子系统仿真实验 | 第57-58页 |
| 5.5 本章小结 | 第58-59页 |
| 第六章 总结与展望 | 第59-61页 |
| 6.1 本文总结 | 第59-60页 |
| 6.2 研究展望 | 第60-61页 |
| 致谢 | 第61-62页 |
| 参考文献 | 第62-66页 |
| 附录 在读期间发表的学术论文及参加的科研项目 | 第66页 |