控制与决策

作者：陈志刚,阮晓钢,李元

单位：1. 北京工业大学信息学部，北京100124,,1. 北京工业大学信息学部，北京100124,,1. 北京工业大学信息学部，北京100124,

关键词：自平衡机器人;自平衡控制;自抗扰控制;参数整定;PID控制;姿态控制

基金：北京市自然科学基金项目(4174083)；国家自然科学基金项目(61375086)；北京市自然科学基金项目/北京市教育委员会科技计划重点项目(KZ201610005010).

针对立方体机器人动力学模型多变量、强耦合的问题,提出一种基于自抗扰控制的平衡控制器设计方法.引入虚拟控制量,并在控制量与输出向量之间并行地嵌入多个自抗扰控制器,从而实现对多变量系统的解耦控制,将系统的动态耦合和外部扰动视为各自通道上的自抗扰控制器的总扰动,在为期望姿态安排过渡过程基础上,设计扩张状态观测器对总扰动进行估计并实时补偿.综合采用经验试凑法和带宽法对控制器参数进行整定,对自抗扰控制器系统进行稳定控制、姿态跟踪、抗扰性和鲁棒性实验,并与PID控制系统进行定量对比分析.仿真结果表明,所设计的自抗扰控制器不仅能有效实现立方体机器人的平衡控制,而且较PID控制器具有更好的响应速度、控制精度和强鲁棒性.

来源：2019年第6期

《控制与决策》期刊编辑部

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