独轮车机器人直线定位控制的分析与实验

针对一种欠驱动的独轮车机器人,研究该机器人在水平地面实现直线定位平衡控制问题。选取机器人位置坐标作为广义坐标,采用查普雷金(Chaplygin)方程建立系统的动力学模型;将独轮车机器人的直线定位控制过程分解为定车-加速-减速-定车四个阶段,通过非线性三角函数规划行走轮轮心的期望运动轨迹;引入部分反馈线性化控制算法设计控制器,选择可变控制器参数降低各阶段轨迹动态切换对系统的影响。定位控制数值仿真和实验结果表明:在选取合适的控制参数以及初始倾角均不超过3°的条件下,直线定位综合误差均不超过0.2 m。