| 摘要 | 第4-6页 |
| ABSTRACT | 第6-8页 |
| 第一章 绪论 | 第12-26页 |
| 1.1 研究目的和意义 | 第12-13页 |
| 1.2 自行车机器人的研究现状 | 第13-20页 |
| 1.2.1 国内外自行车机器人研究的起源与发展 | 第13-17页 |
| 1.2.2 比较典型的自行车机器人 | 第17-20页 |
| 1.2.3 自行车机器人研究存在的问题 | 第20页 |
| 1.3 欠驱动非完整约束系统的建模与控制方法 | 第20-24页 |
| 1.3.1 欠驱动非完整约束系统的建模方法 | 第20-22页 |
| 1.3.2 欠驱动非线性系统的控制方法 | 第22-24页 |
| 1.4 本论文研究的主要内容 | 第24-26页 |
| 第二章 自行车机器人的动力学建模与分析 | 第26-46页 |
| 2.1 引言 | 第26页 |
| 2.2 前轮驱动自行车机器人机构分析 | 第26-28页 |
| 2.2.1 机器人机构 | 第26-27页 |
| 2.2.2 拓扑构型的描述 | 第27页 |
| 2.2.3 自由度分析 | 第27-28页 |
| 2.3 前轮驱动自行车机器人运动学分析 | 第28-37页 |
| 2.3.1 坐标系的建立 | 第28-29页 |
| 2.3.2 非完整约束分析 | 第29-33页 |
| 2.3.3 运动参数分析 | 第33-37页 |
| 2.4 前轮驱动自行车机器人的动力学建模 | 第37-43页 |
| 2.4.1 一般假设条件 | 第37页 |
| 2.4.2 建立坐标系 | 第37-39页 |
| 2.4.3 运动学分析 | 第39-41页 |
| 2.4.4 动力学建模 | 第41-42页 |
| 2.4.5 动力学模型的不确定性分析 | 第42-43页 |
| 2.5 车架横滚角最大可控角度分析 | 第43-44页 |
| 2.6 本章小结 | 第44-46页 |
| 第三章 前轮驱动自行车机器人的线性控制器设计 | 第46-70页 |
| 3.1 引言 | 第46页 |
| 3.2 自行车机器人动力学模型的线性化 | 第46-50页 |
| 3.2.1 基于泰勒级数的近似线性化方法 | 第46-48页 |
| 3.2.2 直线平衡行走运动模型的线性化动力学方程 | 第48-49页 |
| 3.2.3 90°车把定车运动模型的线性化动力学方程 | 第49-50页 |
| 3.3 线性二次型最优控制器设计 | 第50-59页 |
| 3.3.1 线性二次型最优控制方法(LQR) | 第50-53页 |
| 3.3.2 直线平衡行走运动模型的LQR控制器设计与仿真分析 | 第53-56页 |
| 3.3.3 90°车把定车运动的LQR控制器设计与仿真分析 | 第56-59页 |
| 3.4 非线性系统的状态反馈控制器设计与仿真分析 | 第59-68页 |
| 3.4.1 直线平衡行走运动非线性模型的状态反馈控制器设计 | 第59-63页 |
| 3.4.2 90°车把定车运动非线性模型的状态反馈控制器设计 | 第63-67页 |
| 3.4.3 线性系统与非线性系统仿真结果对比分析 | 第67-68页 |
| 3.5 本章小结 | 第68-70页 |
| 第四章 自适应模糊控制器设计 | 第70-88页 |
| 4.1 引言 | 第70页 |
| 4.2 自适应模糊控制 | 第70-79页 |
| 4.2.1 模糊系统的基本概念 | 第70-73页 |
| 4.2.2 模糊逼近 | 第73-75页 |
| 4.2.3 直接自适应模糊控制 | 第75-79页 |
| 4.3 自行车机器人的自适应模糊控制器设计 | 第79-82页 |
| 4.3.1 系统描述 | 第79页 |
| 4.3.2 基于模糊补偿的控制 | 第79-82页 |
| 4.4 系统仿真分析 | 第82-87页 |
| 4.4.1 直线平衡行走运动模型的仿真分析 | 第82-84页 |
| 4.4.2 90°车把定车模型的仿真分析 | 第84-87页 |
| 4.5 本章小结 | 第87-88页 |
| 第五章 基于不确定逼近的RBF网络自适应控制器设计 | 第88-104页 |
| 5.1 引言 | 第88页 |
| 5.2 RBF网络自适应控制 | 第88-91页 |
| 5.2.1 RBF神经网络 | 第88-89页 |
| 5.2.2 模糊RBF网络 | 第89-91页 |
| 5.3 基于不确定逼近的RBF网络自适应控制器设计 | 第91-96页 |
| 5.3.1 RBF网络自适应控系统的描述 | 第91-92页 |
| 5.3.2 模型不确定部分的RBF网络逼近 | 第92-93页 |
| 5.3.3 控制器设计 | 第93-96页 |
| 5.4 系统仿真分析 | 第96-102页 |
| 5.4.1 直线平衡行走运动模型的仿真分析 | 第96-100页 |
| 5.4.2 90°车把定车模型的仿真分析 | 第100-102页 |
| 5.5 本章小结 | 第102-104页 |
| 第六章 自行车机器人的系统构成与实验 | 第104-120页 |
| 6.1 引言 | 第104页 |
| 6.2 前轮驱动自行车机器人的机械系统设计 | 第104-107页 |
| 6.2.1 总体结构 | 第104-105页 |
| 6.2.2 驱动单元 | 第105-106页 |
| 6.2.3 传感器单元 | 第106-107页 |
| 6.3 前轮驱动自行车机器人的控制系统设计 | 第107-113页 |
| 6.3.1 控制系统总体结构 | 第107页 |
| 6.3.2 处理器单元 | 第107-108页 |
| 6.3.3 数据采集模块 | 第108-112页 |
| 6.3.4 无线模块 | 第112页 |
| 6.3.5 电源模块 | 第112-113页 |
| 6.4 前轮驱动自行车机器人的软件设计 | 第113-114页 |
| 6.4.1 DSP控制系统软件 | 第113页 |
| 6.4.2 传感器信号采集系统软件 | 第113页 |
| 6.4.3 惯性单元数据采集系统软件 | 第113-114页 |
| 6.5 自适应模糊控制自平衡行走实验 | 第114-118页 |
| 6.5.1 实验方案 | 第115-116页 |
| 6.5.2 实验结果与分析 | 第116-118页 |
| 6.6 本章小结 | 第118-120页 |
| 第七章 总结与展望 | 第120-122页 |
| 7.1 总结 | 第120页 |
| 7.2 展望 | 第120-122页 |
| 参考文献 | 第122-132页 |
| 附录 | 第132-136页 |
| 致谢 | 第136-138页 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 | 第138页 |
