基于Matlab的异轴二轮电动平衡车动力学模型仿真开题报告

1. 研究目的与意义

1、研究背景两轮自平衡车（也称为两轮机器人） 具有极强的灵活性，它的行为与火箭飞行器及两足机器人行走有很大的相似性，因而对其进行研究和设计受到国内外机器人领域的高度重视。

双轮自平衡车，属于同轴平行布置的结构，即两个车轮轴连接在同一根轴线上，它与倒立摆(in-verted pendulum)系统相似，其重心位置在支点上方。

两轮行走机构是自然不稳定体，为高阶次、不稳定、多变量、非线性、强耦合系统，在非控制状态下，其不能保持自身平衡。

2. 国内外研究现状分析

两轮自平衡电动车运动控制问题而言，它类似于一级倒立摆。

而倒立摆的研究则要追溯到上个世纪年代，当时的控制专家们为了研究解决火箭和导弹的制导过程中的姿态测量与控制问题而设计了倒立摆系统，使它可用于测试和验证各种姿态控制算法的可靠性与可行性。

国内研究概况2005年郭磊，廖启征，魏世民以陀螺仪作为敏感传感器测量自行车的倾料角度，初步实现了无人驾驶自行车机器人的小范围稳定控制。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：1.具有自平衡稳定的二轮平衡车的建立；2.研究自平衡车的动力原理；3.在MATLAB软件中建立动力学模型，仿真计算理想控制力和车辆行驶参数。

研究计划：1-2周，学习MATLAB软件的建模和仿真方法；3周，学习动力学基础知识和平衡车动力学模型；4周，学习基本控制理论；5-7周，建立平衡车动力学模型，在MATLAB编写仿真程序，搭建仿真模块；8-9周，在Matlab环境下进行仿真计算，分析两轮车动力学特性；10-12周，建立PID平衡控制的动力学模型，在Matlab里建立仿真模块，进行平衡控制仿真；13-14周，分析不同路况和外部输入情况下模型的平衡控制效果；15-16周，毕业设计论文。

4. 研究创新点

本论文的特色是进行了异轴的二轮平衡车的动力学仿真和平衡控制。