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为解决双轮自平衡机器人行走伺服控制问题，针对其动力学特性，提出使用分层模糊控制的方法对双轮自平衡机器人运动进行控制，并且设计一种基于mamdani型模糊推理规则的模糊控制器。使用这种模糊控制器在双轮自平衡机器人硬件平台上完成了2个实验。一是以恒定倾斜角行走为控制目标的行走伺服控制；二是以恒定速率行走为控制目标的行走伺服控制。实验结果表明，设计的模糊控制器模糊规则简洁，可以很好地解决双轮自平衡机器人行走伺服控制问题。