单座两轮自平衡电动车控制系统研究.pdf

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1、ByXiaopengDong．seatedandVehicleSupervisor：Prof．SanchuanZhangVehicleEngineering一SchoolofMechanicalEngineeringMay2012lU{lllll{ll}lll{IY2102582，独立进行研究所取得的人或集体已经发表或撰写在文中以明确方式标明。本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大

2、学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：藿吆JjI鸭日期：沏肛年歹月§／臼行驶运的可行性评价；建立了整车数学模型以及对数学模型的可控性和可观性分析；采用最优控制理论设计电动车的控制系统，并用Matlab／Simulink来对控制性能进行仿真评价；最后搭建控制系统的硬件平台和完成控制系统的软件编程。主要内容和结论分为如下四个部分：一、

3、确定单座两轮自平衡电动车整车设计方案，对设计方案的物理模型进行ADAMS动力学仿真实验，仿真实验结果说明单座两轮自平衡电动车设计方案具备可行性和安全性。二、用动力学方法对整车系统数学建模，数学模型的建立确定了整车控制系统的状态方程，对线性化的系统状态方程进行可控性和可观性分析，结果说明该系统具备可控性和可观性。三、采用最优控制理论完成电动车控制系统设计，结合线性化的状态方程完成主控制器设计，采用全状态反馈控制结构来组建该控制系统。对控制系统进行Matlab／Simulink控制性能仿真，通过对不同初始条件下的仿真结果对比分析，得出该控制系统的设

4、计可以完成单座两轮自平衡电动车的自平衡行驶运动和整车转弯运动控制。四、按照整车系统设计方案以及控制系统设计，完成对电动车硬件平台的搭建；并依据控制性能要求来实现电动车的软件系统的编程；最终完成单座式两轮自平衡电动车控制系统的实物设计。关键字：单座两轮自平衡电动车全状态反馈控制系统数学建模软件编程mathematicalmodel’Scontrollabilityandobservabilitywereanalyzed；Theelectricvehicle’Scontrolsystemwasdesignedbyusingtheoptimalcon

5、troltheory,anditscontrolperformancewasemulationandevaluatedbyMatlabI／Simulink．Atlast，thehardwareplatformtothecontrolsystemWasbuiltanditssoftwareprogrammingwasfinished．Themaincontentsandconclusionsaredividedintothefollowingfourparts：I．Toconfirmdesignproposalofthesingle-seated

6、andtwo—wheeledself-balancingelectricvehicle，anADAMSdynamicsemulationexperimentwereconductedaccordingtothephysicalmodelofthedesignproposal．TheresultsshowedthattheproposalWaswithfeasibilityandsafety．II．Tobuildthevehiclemodelbydynamicsmethods，thisensuredthestateequationoftheveh

7、iclecontrolsystem．Afteranalysistoitscontrollabilityandobservability,it’Sprovedthatthestateequationwaswithcontrollabilityandobservability．III．Tofmishthedesignoftheelectricvehiclecontrolsystembyusingtheoptimalcontroltheoryandcombinedwiththelinearstateequationtocompletethedesig

8、nofthemaincontroller,withfullstatefeedbackcontrolstructuretoformthecontrols