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前轮驱动自行车机器人定车运动的建模与实现
  • ISSN号:1007-5321
  • 期刊名称:北京邮电大学学报
  • 时间:2012.4.15
  • 页码:5-9
  • 分类:TP24[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]北京邮电大学自动化学院,北京100876
  • 相关基金:国家青年科学基金项目(61105103); 国家自然科学基金项目(50875027); 北京市自然科学基金项目(3092015)
  • 相关项目:具有非完整约束的自稳定自行车机器人欠驱动动力学系统建模与鲁棒控制
中文摘要:

针对前轮驱动自行车机器人原地难以实现定车问题,提出一种简化的力学模型,并研究其部分反馈线性化控制策略.首先,考虑车轮纯滚动条件及定车时车把和车架垂直的特点,推导出前轮驱动角速度和车架航向角速率间的约束关系,并利用拉格朗日方程建立系统的动力学模型.然后,将系统欠驱动的车架横滚角线性化,并选择全部自由度为输出,根据部分反馈线性化原理设计定车运动控制器.仿真控制结果表明,适当地选取控制参数,系统可以在输入驱动力矩不大的情况下快速实现±10°范围内定车.物理样机实验进一步证明,利用所设计的控制器,前轮驱动自行车机器人可仅依靠前轮驱动实现小角度范围的原地定车运动.

英文摘要:

Considering pure rolling condition and track stand motion's characteristics of front-bar being vertical to frame,nonholonomic constraints between front-wheel's driving angle velocity and frame's yaw angle rotational rate are derived,from which dynamic model is built by Lagrange formulation.With partial feedback linearization method,a track stand motion controller is designed,in which the under-actuated frame rolling angle is linearized and the whole dynamics are taken as output.Simulation of the controller indicates that,under proper parameters,the track stand motion within ±10° rolling angle can be achieved quickly with a small driving torque.Experiment also validates that,with the proposed controller,the front-wheel drive bicycle robot can realized a small rolling angle range of track stand motion only by front-wheel driving torque input.

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期刊信息
  • 《北京邮电大学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:教育部
  • 主办单位:北京邮电大学
  • 主编:刘杰
  • 地址:北京海淀区西土城路10号195信箱
  • 邮编:100876
  • 邮箱:byxb@bupt.edu.cn
  • 电话:010-62281995 62282742
  • 国际标准刊号:ISSN:1007-5321
  • 国内统一刊号:ISSN:11-3570/TN
  • 邮发代号:2-648
  • 获奖情况:
  • 美国工程信息公司(Ei)数据库收录期刊,1999年全国优秀高等学校自然科学学报及教育部优秀...,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:7684