1 / 6
文档名称:

自平衡车模型分析.doc

格式:doc   大小:217KB   页数:6页
下载后只包含 1 个 DOC 格式的文档,没有任何的图纸或源代码,查看文件列表

如果您已付费下载过本站文档,您可以点这里二次下载

分享

预览

自平衡车模型分析.doc

上传人:相惜 2021/10/21 文件大小:217 KB

下载得到文件列表

自平衡车模型分析.doc

文档介绍

文档介绍:编辑版word
页脚下载后可删除,如有侵权请告知删除!
编辑版word
自平衡车模型分析

对于车体模型,假设已知各机械参数常量:
参数名称
参数意义
除两轮以外其余部分重心距车轴距离
车轮半径
两轮间距离
除两轮以外其余部分质量
车轮质量
沿X轴的除两轮以外刚体的转动惯量
沿Y轴的除两轮以外刚体的转动惯量
沿Z轴的除两轮以外刚体的转动惯量
车轮绕轴心转动惯量
车轮绕半径转动惯量
设置各状态变量以及控制变量:
参数名称
参数意义
除两轮以外刚体的倾斜角度,以顺时针为正
编辑版word
页脚下载后可删除,如有侵权请告知删除!
编辑版word
***转过角度,以顺时针为正
右轮转过角度,以顺时针为正
***电机力矩,以顺时针为正
右轮电机力矩,以顺时针为正
通过拉格朗日方程对其进行动力学分析。
求解车体除两轮外部分动能
车体沿X轴方向速度:
车体沿Y轴方向速度:
车体沿Z轴方向速度
车体沿过质心的Z轴的转动惯量为:
由于假设车体关于ZY平面对称,因此因此
则可以得到车体的平动动能:
车体的转动动能为:
则车体的总动能为:
求解车轮动能
左车轮平动速度为:
编辑版word
页脚下载后可删除,如有侵权请告知删除!
编辑版word
右车轮平动速度为
两轮有同样的绕垂直于半径的转动速度:
则左车轮的动能为:
则右车轮的动能为:
求解车体势能
由于在平地上行进,车轮势能不变。车体整体势能可变部分表示为:
拉格朗日函数的求解
得到最终的拉格朗日函数为:
依据拉格朗日动力学法求解,进行如下运算:
得到动力学方程:
方程一:
编辑版word
页脚下载后可删除,如有侵权请告知删除!
编辑版word

方程二:

方程三:
方程中各项的力学意义分析
方程一中:
表示的是让车体产生的角加速度,应该产生的合力矩为,其中转轴为车轮中心。
是以车底盘为参考系而产生的非惯性力的力矩。
是重力产生的力矩。
是离心力的力矩。
为电机产生的力矩。
方程二中:
对于轮子的受力分析中,由于车体自身有加速度以及角加速度,因此需要从轮轴给予车体一定的力产生加速度。在轮子上,由于轮轴收到车体的反作用力,为了让轮子产生抵消车轮轴心收到的作用力,需要由地面给予车轮额外的作用力。因而为了让车轮能够以预计的角加速度运转,力矩不仅要为角加速度提供力矩,还应克服地面产生的作用力的力矩