| 摘要 | 第5-6页 |
| Abstract | 第6页 |
| 第1章 绪论 | 第9-21页 |
| 1.1 两轮自平衡机器人的研究意义 | 第9-11页 |
| 1.2 两轮自平衡机器人的研究历程及国内外的研究现状 | 第11-19页 |
| 1.2.1 国外研究现状 | 第11-16页 |
| 1.2.2 国内研究现状 | 第16-18页 |
| 1.2.3 两轮自平衡机器人研究现状的分析及总结 | 第18-19页 |
| 1.3 本文研究的主要内容 | 第19-21页 |
| 第2章 两轮自平衡机器人的硬件系统和软件基础 | 第21-29页 |
| 2.1 乐高Mindstorms NXT | 第21-22页 |
| 2.2 两轮自平衡机器人的硬件系统 | 第22-26页 |
| 2.2.1 两轮自平衡机器人的结构设计 | 第23页 |
| 2.2.2 NXT控制器、驱动器和传感器 | 第23-26页 |
| 2.3 两轮自平衡机器人的软件基础 | 第26-28页 |
| 2.3.1 NXT-G | 第26-28页 |
| 2.3.2 Simulink | 第28页 |
| 2.4 本章小结 | 第28-29页 |
| 第3章 两轮自平衡机器人的数学模型 | 第29-41页 |
| 3.1 引言 | 第29-31页 |
| 3.1.1 非完整系统 | 第29-30页 |
| 3.1.2 倒立摆 | 第30-31页 |
| 3.2 两轮倒立摆的系统模型 | 第31-33页 |
| 3.3 两轮倒立摆的动力学模型 | 第33-40页 |
| 3.3.1 拉格朗日分析方法 | 第34-35页 |
| 3.3.2 两轮倒立摆的动力学方程 | 第35-37页 |
| 3.3.3 两轮倒立摆的状态方程 | 第37-40页 |
| 3.4 本章小结 | 第40-41页 |
| 第4章 两轮自平衡机器人控制系统的设计及仿真 | 第41-71页 |
| 4.1 引言 | 第41-42页 |
| 4.2 控制系统性能分析 | 第42-46页 |
| 4.2.1 能控性判别 | 第43-44页 |
| 4.2.2 能观性判别 | 第44-45页 |
| 4.2.3 稳定性判别 | 第45-46页 |
| 4.3 线性二次型的最优控制 | 第46-56页 |
| 4.3.1 终端时间无限状态调节器 | 第47-48页 |
| 4.3.2 线性二次型最优控制的系统设计 | 第48-50页 |
| 4.3.3 线性二次型最优控制的系统仿真 | 第50-55页 |
| 4.3.4 线性二次型最优控制的实现 | 第55-56页 |
| 4.4 带渐近状态观测器的状态反馈系统 | 第56-69页 |
| 4.4.1 状态反馈 | 第56-58页 |
| 4.4.2 渐近状态观测器 | 第58-59页 |
| 4.4.3 带渐近状态观测器的状态反馈系统 | 第59-62页 |
| 4.4.4 状态反馈矩阵K的设计 | 第62页 |
| 4.4.5 渐近状态观测器反馈阵G的设计 | 第62-63页 |
| 4.4.6 带渐近状态观测器的状态反馈控制的系统设计 | 第63-65页 |
| 4.4.7 带渐近状态观测器的状态反馈控制的系统仿真 | 第65-68页 |
| 4.4.8 带渐近状态观测器的状态反馈控制实现 | 第68-69页 |
| 4.5 本章小结 | 第69-71页 |
| 第5章 总结和展望 | 第71-73页 |
| 5.1 论文工作总结 | 第71页 |
| 5.2 未来研究工作展望 | 第71-73页 |
| 参考文献 | 第73-77页 |
| 致谢 | 第77-79页 |
| 攻读学位期间发表的论著 | 第79页 |
