两轮自平衡小车是一种特殊轮式移动机器人,其动力学系统具有多变量、非线性、强耦合、参数不确定等特性,是研究各种控制方法的一个理想平台。本文在总结和归纳了两轮自平衡小车的研究现状后,首先对两轮自平衡小车的硬件和软件体系结构进行了设计,接着对两轮自平衡小车的系统结构和非线性数学模型进行了相关的分析。随后通过对滑模变结构控制原理、特性、抖振产生原因及削弱方法的分析,在传统趋近律变结构控制的基础上提出了基于自适应指数趋近律和广义卡尔曼滤波趋近律的滑模控制,并将这两种控制器分别用来控制两轮自平衡小车,仿真结果表明改进的滑模控制器能明显削弱抖振。最后结合滑模控制和模糊控制各自的优点,设计了基于模糊自适应调节的滑模控制器以用于两轮自平衡小车的控制,该控制器利用模糊逻辑对滑模控制的切换增益进行实时调整,以达到削弱抖振的目的,仿真结果表明该控制器能有效削弱抖振,并对负载扰动和系统参数的变化具有较好的鲁棒性。