两轮自平衡机器人无源控制器设计与分析

"这篇论文研究了两轮自平衡机器人的无源控制器设计，利用线性矩阵不等式（LMI）方法，为机器人的平衡控制提供了新的解决方案。论文回顾了过去对两轮自平衡机器人控制的多种方法，包括最优控制、变结构控制、模糊控制、智能控制等，并引用了多篇相关文献，展示了这些方法在机器人稳定性和控制上的应用。尽管已有的研究广泛，但针对机器人的旋转运动控制考虑较少，本文旨在填补这一空白，设计出的无源控制器在仿真中显示出了良好的平衡效果。" 本文主要关注的是两轮自平衡机器人的控制策略，特别是无源控制器的设计。无源控制器是一种基于能量守恒原理的控制方法，它确保系统的输入和输出之间存在能量关系，从而实现系统的稳定。论文以两轮自平衡机器人为研究平台，这种机器人系统因其高阶次、不稳定、多变量、非线性和强耦合特性，为控制理论研究提供了挑战。 作者首先介绍了两轮自平衡机器人的基本特性和系统模型，指出其在工程应用中的重要性。接着，论文回顾了以往的研究，包括利用Lagrange方程推导的动力学模型、最优控制、变结构控制等各种控制策略，这些策略已被应用于解决机器人的平衡和运动控制问题。 论文的核心部分是利用线性矩阵不等式（LMI）方法设计无源控制器。LMI是一种优化工具，常用于求解控制器设计中的线性约束优化问题。通过LMI，作者提出了两轮自平衡机器人无源控制器存在的充分条件，并通过仿真验证了设计的控制器能够有效地维持机器人的平衡状态。 此外，论文还指出了现有研究的一个不足，即多数工作集中在机器人的前后运动控制，而对旋转运动的控制研究相对较少。这表明，无源控制器的设计可以进一步扩展到包含更多维度的运动控制，以实现更全面的平衡控制。 这篇论文为两轮自平衡机器人的控制理论做出了贡献，不仅提供了一种新的无源控制器设计方法，也为后续研究开辟了新的方向，尤其是在处理系统旋转运动控制方面。通过结合无源控制理论和LMI技术，可以期望在未来开发出更高效、更稳健的两轮自平衡机器人控制系统。