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两轮电动平衡车可以归属于轮式机器人的范畴,结构较为简单、占地面积小、运动灵活性较高,适用于危险狭窄的空间;其动力学系统具有多变量、非线性、强耦合、参数不确定性等特性,是研究各种控制方法的一个理想平台。因此,本文旨在研究一种控制方法,在多自由度的车体结构中,使用陀螺仪和加速度传感器,来检测车身俯仰状态和状态变化率,通过高速中央处理器计算出适当数据和指令后,驱动电动机产生前进或后退的加速度来达到车体前后平衡的效果;同时,通过改变两轮转速差可实现转向功能。本文根据两轮电动平衡车和电机的力学模型,基于动力学与电机理论,建立两轮电动平衡车辆的状态空间方程。采用分数阶PID控制通过控制左右轮的转速实现平衡车的平衡和运动。最后通过MATLAB仿真,分析了电动平衡车在正常路况下的动力学特性。由于引入了分数阶积分和微分阶次,控制器参数数量增加,整定范围变大,得到了更好的控制效果。