L d2θ（t） =gθ（t）-a（t）+Lx（t） （23）

dt2

车模静止时， a（t）=0， 运动方程为：2  （t）

例 k1>g（g 是重力加速度 ）， 那么回复力的方向便于位移 

方向相反了。

此外， 为了使得倒立摆能够尽快地在垂直位置稳定 下来， 还需要增加阻尼力。 虽然存在着空气和摩擦力等 阻尼力， 相对阻尼力比较小。 因此需要另外增加控制阻 尼力。 增加的阻尼力与偏角的速度成正比， 方向相反。 因此式（19）可变为：来-自~优+尔=论.文,网www.youerw.com +QQ752018766-

F=mgθ-mk1θ-mk2θ' （20）

按照上面的控制方法， 可把倒立摆模型变为单摆模 型， 能够稳定在垂直位置。 因此， 可得控制车轮加速度 的控制算法：

a=k1θ-k2θ' （21）

式中： θ— 车模倾角； θ'— 角速度； k1、 k2  均为比例 系数； 两项相加后作为车轮加速度的控制量。 只要保证 在 k1>g、 k2>0 的 条件下， 可以使得车模像单 摆 一样 维

通过建立等比例模型， 验证了该种重心自平衡方法 的可靠性。

3  结论

通过对现有行星式爬楼车的结构简化与改进， 提出 了一种新型 “全控式” 自平衡爬楼车的设计方案。 增加 了缓冲轮的， 提高了爬楼车的爬升和缓冲能力， 而且增 加了自平衡控制该方案， 通过理论上分析论证了设计的 可行性， 并进行了一定程度上的实际测试， 效果较好。 下 一步需对爬楼与平地两种运行模式的自动转换进行研究。