基于模糊PID的球平衡机器人控制器设计与仿真

• 作者: 缪文南 周政 旋极一 陈东水 曹闹昌
• 来源期刊: 传感器与微系统
• 关键词: 单球机器人 倒立摆 正运动学 逆运动学 动力学模型 模糊比例-积分-微分
• 年，卷（期）: 2021,（1）
• 所属期刊栏目: 设计与制造|Design & Manufacture
• 页码范围: 66-70
• 页数: 5页
• 分类号: TP242
• 语种: 中文
• DOI: 10.13873/J.1000-9787(2021)01-0066-05

摘要

为了提高单球机器人的姿态控制和运动控制的能力,本文在构建单球机器人机械结构的基础上,设计了一种基于模糊比例-积分-微分(PID)控制算法的线性二次型最优控制方法的控制器,应用于机器人自平衡姿态解算和运动轨迹跟踪控制.为了提高单球机器人姿态控制的实时性、准确性和可靠性,将复杂的运动学模型简化成二维倒立摆运动学模型,并利用正运动学和逆运动学建立机器人全向轮与球移动函数,确立拉格朗日动力学模型.最后对机器人的姿态平衡和运动轨迹跟踪进行仿真.仿真结果表明:具有优化控制器的球平衡机器人在姿态控制和运动控制中,具有响应速度快、抗干扰能力强等优点.