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自平衡两轮小车是一种结构简单、体积小、运动灵活的轮式机器人，类似于一级倒立摆，可以实现零半径转向以及复杂路径的跟踪，鉴于以上自平衡两轮小车的优点，在实际的军用领域与民用领域都有着广泛的前景，同时自平衡两轮机器人本身是一个非线性的，强耦合的并且具有多个变量的复杂系统，也给控制理论的应用提出了更高的要求，成为了检验各种控制理论和方法的理想平台。本文以固高公司生产的GBOT1001自平衡两轮机器人为研究对象，主要研究其运动控制问题。首先，采用牛顿力学的定律建立了自平衡两轮机器人非线性的数学模型，并且在平衡点附近进行系统模型的线性化处理。对系统的能观性、能控性以及稳定性进行了分析，将系统解耦为平衡与前进子系统和转向子系统。其次分析了系统的运动学方程。通过对滑模变结构控制理论基本原理、系统设计方法的分析，在传统趋近律变结构控制的基础上提出了模糊滑模变结构控制，仿真结果表明经过改进的滑模变结构控制明显的削弱了系统的抖振。最后，将模糊滑模控制器应用到自平衡两轮机器人平台进行实时控制，并对其进行实时平衡控制、前进控制、转向控制、后退与转向控制，验证我们设计的控制器的可行性，经过反复的调试参数，机器人系统取得了平稳直立、快速行走，平稳转向的预期目标。