基于模型设计自行平衡控制两轮机器人

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1、....目录介绍4准备4所需产品4文件列表41基于模型设计71.1什么是基于模型设计？71.2V模式设计81.3MBD设计优点92NXTway-GS系统简介102.1结构图102.2传感器和执行器103.NXTway-GS建立模型113.1两轮倒立摆模型113.2两轮倒立摆的运动方程123.3两轮倒立摆的状态方程144.NXTway-GS控制部分设计164.1控制系统164.2控制器设计175．NXTway-GS模型196．NXTway-GS平台模型197．控制器模型（单精度浮点运算）19...作者(首版本)YorihisaYa

2、mamotoApplicationEngineerAdvancedSupportGroup1EngineeringDepartmentAppliedSystemsFirstDivisionCYBERNETSYSTEMSCO.,LTD.再版修改表版本日期描述作者1.029Feb2008首版本yorihisaYamamoto1.13Mar2008添加定点控制器处理模型更新软件yorihisaYamamoto1.27Nov2008修正运动方程修正控制的模型注释更新软件yorihisaYamamoto1.328Nov2008修正广义力学

3、修正运动和状态方程添加仿真影像yorihisaYamamoto...1.41May2009修改文本YorihisaYamamoto...介绍NXTway-GS是一种由LEGOMINDSTORMSNXT搭建的自平衡两轮机器人。本文将简要介绍了其基于模型设计方法，左右平衡NXTway-GS的模型控制和在利用MATALB/Simulink软体 时主要内容包括以下几个方面内容。l数学模型l控制器的设计 l模型说明l仿真与实验结果准备搭建NXTway-GS，请阅读 NXTway-GS搭建的说明 。你可以在以下网址下载， 本文档基于模型的设

4、计环境中使用的嵌入式编码器机器人NXT ：http://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/13399阅读 嵌入式编码器机器人NXT说明书（嵌入式编码器机器人NXT的指令 EN.pdf） 和测试范例模型/初步方案。 在文裆中使用软件版本 如下：软件版本EmbeddedCoderRobotNXT3.14nxtOSEK(previousnameisLEJOSOSEK)2.03Cygwin1.5.24GNUARM4.0.2所需产品产品版本发布版本MATLAB®7.5.0R2007b

5、ControlSystemToolbox8.0.1R2007bSimulink®7.0R2007bReal-TimeWorkshop®7.0R2007bReal-TimeWorkshop®EmbeddedCoder5.0R2007bFixed-PointToolbox(N1)2.1R2007bSimulink®FixedPoint(N1)5.5R2007bVirtualRealityToolbox(N2)4.6R2007b在没有产品（N1）和（N2）情况下,你可以模拟NXTway-GS模型和生成代码（N1），运行所需的定点算术控

6、制器模型（nxtway_gs_controller_fixpt.mdl）（N2），运行所需的虚拟三维可视化（nxtway_gs_vr.mdl）文件列表文件描述iswall.mM功能检测在地图上墙mywritevrtrack.mM-函数生成地图文件（track.wrl）nxtway_gs.mdlNXTway-GS模型（它不需要虚拟现实工具箱）Nxtway_gs_controller.mdlNXTway-GS控制器模型（单精度浮点）nxtway_gs_controller_fixpt.mdlNXTway-GS控制器模型（定点）nxt

7、way_gs_plant.mdlNXTway-GS平台模型nxtway_gs_vr.mdlNXTway-GS模型（它需要虚拟现实工具箱）param_controller.m控制器参数的M脚本param_controller_fixpt.m定点设置的M-脚本（Simulink.NumericType）Param_nxtway_gs.mM-NXTway-GS参数的脚本（调用param_***.m）param_plant.m平台参数的M脚本param_sim.m仿真参数的M脚本track.bmp地图图像文件track.wrl地图VRM

8、L文件...vrnxtwaytrack.wrl地图和NXTway-GSVRML文件1基于模型设计本章简要概述了基于模型的设计。1.1什么是基于模型设计？基于模型设计是一种采用仿真模型设计开发软件设计技术。 一般来说，它是被称为MBD的缩写。 为控制系统设计时，设