摘要: 为了实现对无人自行车在不同地形地况、不同负载状态、不同车速场景下的鲁棒控制,结合线性扩张状态观测器(LESO)和非奇异终端滑模控制(NSTSMC)方法设计鲁棒控制器,并搭建物理样机实验平台对其性能进行验证。考虑无人自行车的线性变参数(LPV)模型,通过前馈补偿消除车把动态对车体侧向倾角的耦合;将系统内部参数摄动和外部扰动统一为集总干扰,引入线性扩张状态观测器构造一个只包含车体侧向倾角的改进LPV模型。构造一种非奇异终端滑模面函数,并利用改进的LPV模型设计出控制器的等效控制项和非线性控制项。数值仿真和物理样机实验结果表明:无人自行车能够在花岗岩路面、柏油路面、水泥路面、草坪路面四种不同场地下实现自平衡运动,其侧向倾角均可稳定在[-0.006,0.006](rad)范围内;并且对16.5kg以内的质量负载、1.2m/s-2.4m/s的变化车速以及越过减速带时产生的脉冲干扰具有较强的鲁棒性。
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