两轮平衡车控制系统研究：模糊PD算法与传感器融合

"这篇硕士论文主要探讨了两轮平衡车的控制系统设计与研究，由许亚朝撰写，指导老师为何秋生副教授，属于电子信息工程学院的控制工程领域。论文详细阐述了两轮平衡车这一非线性系统的动态特性，以及如何通过控制策略和算法来实现稳定平衡。 在论文中，作者首先对两轮平衡车进行了数学建模，运用牛顿力学进行运动学分析，得到了系统的非线性模型，并在小角度近似下进行线性化处理。通过对线性化模型的稳定性、能观性和能控性分析，为后续的控制策略提供了理论基础。 针对传统的Kalman滤波器存在的问题，如精度不足、实时性差、易发散以及对突变状态处理能力弱，论文提出了改进的滤波算法，用于融合平衡车系统的多传感器数据，以实时估算出最优的倾角信息。通过仿真验证，该改进算法在信息融合方面表现出良好的可行性和优越性能。 为了应对数学模型的不准确性和平衡车运行环境的多变性，论文设计了模糊PD控制器。这种控制器结合了传统的PD控制算法和模糊控制理论，利用人工参数整定的经验，实现了对PD控制算法参数的模糊调整。仿真结果证实了模糊PD算法在控制效果上的有效性和优势。 这篇论文深入研究了两轮平衡车的动态控制问题，提出了一系列创新性的解决方案，对于提升平衡车的自主稳定性和应对复杂环境的能力具有重要意义，同时也为相关领域的研究提供了有价值的参考。"