两轮平衡小车的matlab系统建模源程序

资 源 简 介

两轮平衡小车的matlab系统建模源程序

详 情 说 明

两轮平衡小车是一种经典的倒立摆控制系统，常用于验证控制算法的有效性。在MATLAB中建立其系统模型通常包含以下几个关键步骤：

首先需要建立小车的动力学模型。这通常基于牛顿力学或拉格朗日方程，考虑车体质量、轮子惯量、电机转矩等参数，推导出描述系统运动的非线性微分方程组。对于初学者来说，可以从简化的一维模型开始，忽略横滚轴的影响。

其次进行线性化处理。由于倒立摆系统本质上是不稳定的非线性系统，通常在平衡点附近进行泰勒展开线性化，得到状态空间方程。这一步会生成A、B、C、D四个状态空间矩阵，为后续控制器设计奠定基础。

第三阶段是控制器设计。常用的方法包括PID控制、LQR最优控制或状态反馈控制。在MATLAB中可以利用Control System Toolbox提供的函数进行控制器参数整定和性能分析。值得注意的是需要设计角度环和速度环的双闭环结构。

最后进行系统仿真验证。通过Simulink搭建框图模型，可以直观地观察系统响应曲线，测试抗干扰能力。典型的测试包括给定角度阶跃响应、施加脉冲扰动等场景。高级应用还可以加入卡尔曼滤波器处理传感器噪声。

在建模过程中有几个易错点需要注意：陀螺仪和编码器数据的融合处理、电机死区补偿、采样周期选择等实际问题。成功的建模应该能够复现真实小车的动态特性，为实物调试提供可靠的参数依据。