A Lyapunov controller for self-balancing two-wheeled vehicles

控制理论(社会学) 李雅普诺夫函数 Lyapunov稳定性 控制器(灌溉) 指数稳定性 线性化 反馈线性化 独特性 惯性参考系 控制系统 计算机科学 控制工程 数学 工程类 控制(管理) 非线性系统 人工智能 量子力学 生物 电气工程 物理 数学分析 农学
作者
Ali Maddahi,Amir H. Shamekhi,Ali Ghaffari
出处
期刊:Robotica [Cambridge University Press]
卷期号:33 (1): 225-239 被引量:17
标识
DOI:10.1017/s0263574714000307
摘要

SUMMARY Segway is a self-balancing motorized two-wheeled vehicle which is able to carry the human body. The main issue in design of such a vehicle is to choose a stable control system capable of keeping the rider close to the upright position over smooth and non-smooth surfaces. This work extends the research previously performed by the authors for design of a controller, using the feedback linearization technique, to increase the stability of a two-wheeled vehicle carrying human. This paper investigates the design and validation of a controller for an inertial mobile vehicle using the Lyapunov's feedback control design technique. The system equations of motion are derived followed by finding the Lyapunov function required to design the controller. Owing to the discontinuity, originating from a sign function in the control law, the proposed control system is discontinuous. Therefore, the existence, continuity, and uniqueness of the solution are proven utilizing the Filippov's solution. Afterwards, the asymptotic stability of the control system is proven using the extensions of Lyapunov's stability theory to nonsmooth systems, and LaSalle's invariant set theorem. Finally, the effectiveness of the proposed control system is validated using simulation studies. Results confirm that the controller keeps the system stable while provides good position tracking responses.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
banban完成签到,获得积分10
刚刚
jjjdj完成签到,获得积分10
1秒前
一一完成签到 ,获得积分10
1秒前
3秒前
Zxl发布了新的文献求助30
3秒前
banban发布了新的文献求助10
3秒前
白沙湾完成签到,获得积分10
8秒前
10秒前
舞云涯发布了新的文献求助10
18秒前
20秒前
DrN完成签到,获得积分10
22秒前
儒雅颜完成签到,获得积分10
24秒前
26秒前
27秒前
火星上的摩托完成签到 ,获得积分10
27秒前
27秒前
30秒前
可爱的函函应助绘冰采纳,获得10
31秒前
31秒前
丘比特应助YY采纳,获得10
32秒前
monkey完成签到 ,获得积分10
37秒前
38秒前
明天就发cns完成签到 ,获得积分10
39秒前
牛马码字员完成签到,获得积分20
39秒前
淡定的镜子完成签到,获得积分10
39秒前
JamesPei应助舞云涯采纳,获得10
40秒前
小李子完成签到,获得积分10
41秒前
42秒前
默默白桃完成签到 ,获得积分10
43秒前
46秒前
星辰大海应助鹤轸采纳,获得10
49秒前
49秒前
51秒前
51秒前
钦星的爹发布了新的文献求助10
52秒前
禾斗石开发布了新的文献求助10
53秒前
斯文败类应助flysky120采纳,获得10
54秒前
浔初先生发布了新的文献求助10
55秒前
我是老大应助zhq采纳,获得10
56秒前
canter发布了新的文献求助10
57秒前
高分求助中
Clinical Epidemiology: The Essentials, 6e 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
The Graphene Handbook (2019 Edition) 800
Adhesion Science: Principles & Practice 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 600
The Immune System (Fifth Edition) 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6568740
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8348220
关于积分的说明 17885682
捐赠科研通 5696160
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2944240
邀请新用户注册赠送积分活动 1920186
关于科研通互助平台的介绍 1796436