基于平衡适应控制的单轨两轮机器人定车平衡控制

由于缺乏优雅的平衡机制以及有限吸引域与外部扰动之间的冲突，静止平衡控制对单轨两轮（STTW）机器人而言具有挑战性。为了解决平衡机制缺失的问题，我们从自行车手处获得启发，利用仅依靠转向和后轮驱动的定车（track stand）机动动作。为了在存在匹配与非匹配扰动的情况下实现精确跟踪，我们提出了一种基于平衡适应的控制（EABC）方案，该方案可与标准扰动观测器和控制器无缝集成。该方案通过利用受扰平衡估计器实现对慢变扰动的适应，以统一的方式有效处理匹配与非匹配扰动，同时确保零稳态误差的精确跟踪。我们将 EABC 方案与非线性模型预测控制（MPC）相结合用于 STTW 机器人的定车平衡，并通过两个实验场景验证了其有效性。我们的方法在跟踪精度上表现出显著改善，将误差降低了数个数量级。