基于MATLAB的两轮平衡小车建模与仿真实现

资 源 简 介

本项目利用MATLAB建立了完整的两轮平衡小车系统模型，涵盖非线性动力学推导、控制器设计和仿真验证模块。通过参数化仿真工具，用户能够直观分析PID控制对小车站立平衡的调节效果，适用于自动控制教学与实践研究。

详 情 说 明

两轮平衡小车系统的MATLAB建模与仿真项目

项目介绍

本项目基于MATLAB构建了两轮自平衡小车的完整系统仿真平台。通过多体动力学建模与控制器设计，实现了对小车动态平衡行为的精确模拟与分析。项目可用于验证不同控制策略对系统稳定性的影响，评估控制器参数性能，并测试系统在外部扰动下的鲁棒性，为实际控制系统设计与参数整定提供理论依据与可视化仿真支持。

功能特性

• 高精度动力学建模：基于拉格朗日方程建立非线性动力学模型，准确反映系统物理特性
• 灵活控制器设计：支持PID控制器参数配置与调优，实现平衡控制
• 多场景仿真验证：提供平衡控制、扰动响应等多种仿真模式
• 全面的性能分析：自动计算稳态误差、调节时间等性能指标
• 直观可视化展示：实时显示系统响应曲线与三维运动动画
• 稳定性分析工具：支持特征根分析与稳定性边界计算

使用方法

1. 参数配置：根据需要修改物理参数、控制器参数和初始状态
2. 仿真运行：选择仿真模式（平衡控制/抗扰动测试），启动仿真
3. 结果分析：查看响应曲线图、性能指标和三维动画演示
4. 参数优化：根据分析结果调整控制器参数，重复仿真以获得最佳性能

系统要求

• MATLAB R2020b或更高版本
• Simulink仿真环境
• 控制系统工具箱
• 三维动画工具箱（可选，用于可视化演示）

文件说明

主程序集成了系统建模、控制算法实现与仿真分析的核心功能，包括动力学模型求解、PID控制器运算、系统响应计算与性能指标分析。通过主程序可调用参数配置界面、启动多种仿真场景，并生成动态响应曲线与稳定性分析结果，同时支持三维运动可视化演示以直观展现小车平衡过程。