| 摘要 | 第4-5页 |
| Abstract | 第5-6页 |
| 第一章 绪论 | 第9-18页 |
| 1.1 课题背景及研究意义 | 第9-10页 |
| 1.2 单球自平衡移动机器人国内外研究现状 | 第10-16页 |
| 1.2.1 国外研究现状 | 第10-12页 |
| 1.2.2 国内研究现状 | 第12-16页 |
| 1.3 本文的研究内容 | 第16-18页 |
| 第二章 单球自平衡移动机器人物理样机的研制 | 第18-36页 |
| 2.1 引言 | 第18页 |
| 2.2 机械系统设计 | 第18-30页 |
| 2.2.1 三维模型的总体设计 | 第18-19页 |
| 2.2.2 驱动球体的选择 | 第19-25页 |
| 2.2.3 电机与减速器的选择 | 第25-27页 |
| 2.2.4 全向轮与联轴器的选择 | 第27-28页 |
| 2.2.5 电源的选择 | 第28页 |
| 2.2.6 驱动系统的设计 | 第28-30页 |
| 2.3 硬件系统设计 | 第30-34页 |
| 2.3.1 硬件电路总体设计 | 第30页 |
| 2.3.2 主控制器的选择 | 第30-32页 |
| 2.3.3 传感器的选择 | 第32-34页 |
| 2.4 物理样机的搭建 | 第34页 |
| 2.5 本章小结 | 第34-36页 |
| 第三章 单球自平衡移动机器人系统建模与控制论分析 | 第36-46页 |
| 3.1 引言 | 第36页 |
| 3.2 单球自平衡移动机器人系统建模 | 第36-42页 |
| 3.2.1 系统建模使用的基本理论 | 第37页 |
| 3.2.2 等效的IASMP模型建模 | 第37-40页 |
| 3.2.3 等效的一级倒立摆动力学建模 | 第40-42页 |
| 3.3 单球自平衡移动机器人系统模型控制论分析 | 第42-45页 |
| 3.3.1 系统模型线性化处理 | 第42页 |
| 3.3.2 能观性与能控性判定 | 第42-44页 |
| 3.3.3 系统稳定性分析 | 第44-45页 |
| 3.4 本章小结 | 第45-46页 |
| 第四章 单球自平衡移动机器人自平衡控制算法设计与研究 | 第46-55页 |
| 4.1 引言 | 第46页 |
| 4.2 控制系统总体设计 | 第46-47页 |
| 4.3 基于PID的位置控制算法设计与研究 | 第47-50页 |
| 4.3.1 PID控制器设计 | 第47-48页 |
| 4.3.2 PID控制器仿真分析 | 第48-50页 |
| 4.4 基于LQR的倾角控制算法设计与研究 | 第50-54页 |
| 4.4.1 LQR控制器设计 | 第50-52页 |
| 4.4.2 LQR控制器仿真分析 | 第52-54页 |
| 4.5 本章小结 | 第54-55页 |
| 第五章 单球自平衡移动机器人程序设计与系统调试 | 第55-70页 |
| 5.1 引言 | 第55页 |
| 5.2 程序总体设计 | 第55-61页 |
| 5.2.1 自平衡控制程序设计 | 第55-56页 |
| 5.2.2 运动转换程序设计 | 第56-61页 |
| 5.3 系统调试与实验 | 第61-69页 |
| 5.3.1 硬件系统调试 | 第61-63页 |
| 5.3.2 软件系统调试 | 第63-66页 |
| 5.3.3 物理样机系统实验 | 第66-69页 |
| 5.4 本章小结 | 第69-70页 |
| 第六章 总结与展望 | 第70-72页 |
| 6.1 总结 | 第70-71页 |
| 6.2 展望 | 第71-72页 |
| 参考文献 | 第72-75页 |
| 致谢 | 第75-76页 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及研究成果 | 第76-77页 |