[发明专利]一种两轮自平衡机器人的滑模自适应控制器

摘要

本发明公开了一种内置无刷直流电机电流环控制的两轮自平衡机器人滑模自适应控制器，控制器至少包括滑模自适应控制器和电流环自抗扰控制器，滑模自适应控制器根据实时输入的角度参量θ和角速度控制输出电机扭矩Tw，并将电机扭矩Tw转换为电流电流环自抗扰控制器根据电流以及传感器测量模块检测的电机电流ia控制输出电压驱动电机系统运动。采用本发明的技术方案，在控制器中增加电流环控制，从而有效控制驱动电流大小，不会产生大电流从而保护了无刷电机驱动，大大提高平衡车寿命和安全性使用。

主权项

1.一种内置无刷直流电机电流环控制的两轮自平衡机器人滑模自适应控制器，其特征在于，该控制器与传感器测量模块和电机系统相连接，用于根据所述传感器测量模块的采样信息获取自平衡机器人运动参数，并根据运动参数控制所述电机系统的运动；所述运动参数至少包括角度θ、角速度和电机电流i_a；所述控制器至少包括滑模自适应控制器和电流环自抗扰控制器，所述滑模自适应控制器根据实时输入的角度参量θ和角速度控制输出电机扭矩T_w，并将电机扭矩T_w转换为电流所述电流环自抗扰控制器根据电流以及传感器测量模块检测的电机电流i_a控制输出电压驱动电机系统运动；所述滑模自适应控制器的输出方程为：Tw＝‑(K+φ)X；其中，X为角度参量θ和角速度的集合，K是通过倒立摆模型状态方程极点计算出来的参数矩阵；φ取值是根据以下公式决定：γ是自适应速率，e为角度误差参数，C取[0 0 1 1]；所述电流环自抗扰控制器的输出方程为：其中，z₁、z₂、z₃为反应电机电流ia的参量的观测值。