基于自适应滑模控制的异轴两轮自平衡车

来源：计算机测量与控制杂志2024年第11期北京时间：

作者：叶青,田杰

单位：南京林业大学 汽车与交通工程学院

摘要：对异轴两轮自平衡车(DATWSBV)进行了研究,将其简化为具有陀螺效应的倒立摆系统(IPS),采用拉格朗日方程建立非线性数学模型,并设计了滑模控制器(SMC)和自适应滑模控制器(ASMC)。对无控制、SMC控制以及ASMC控制的三种模型分别进行仿真,结果表明,无控制的异轴两轮自平衡车仅在陀螺仪的作用下无法恢复直立和完成转向；相较于SMC,ASMC能使IPS直行受到干扰时更快地恢复直立,且能达到期望的侧倾角以实现转向。此外,在BikeSim中建立了DATWSBV的实车模型,验证了此Bikesim模型和IPS数学模型的一致性,并基于BikeSim和Matlab/Simulink 的联合仿真进一步验证了ASMC的控制效果。结果表明,ASMC能够保证异轴两轮自平衡车辆的抗干扰能力和转向能力。

关键词：异轴两轮自平衡车;陀螺效应;倒立摆;滑模控制;自适应滑模控制

基金资助：国家自然科学基金项目（5195299）