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本文的研究对象是单轴两轮车的行走机构。这种结构属于倒立摆型结构，其难点在于行走平衡控制和运动控制。单轴两轮车的行走机构是一种两轮平行、同轴，采用两直流伺服电机分别独立驱动左、右车轮行走或转弯的机构。行走机构不断加减速过程中应使车体始终保持一种动态的行走平衡状态。本文采用虚拟样机方法对单轴两轮车控制的相关问题进行了研究。
本论文主要针对该机构的行走平衡控制和运动控制技术进行研究。研究内容、研究成果如下：
(1)建立了单轴两轮车行走机构的动力学模型以及控制系统的数学模型，并根据线性系统理论，在MATLAB环境下设计了状态反馈控制器以及最优控制策略LQR控制器，同时进行了控制算法仿真，仿真结果表明控制器性能良好，
(2)应用机械系统动力学仿真软件ADAMS建立了单轴两轮车的几何模型，并对其施加各种约束建立动力学仿真模型，应用MATLAB/Simulink建立了其控制系统模型，对其进行了机械系统和控制系统的协同仿真，仿真结果表明小车的控制性能良好，
(3)对样机控制系统的硬件系统进行初步的选择。