独轮自平衡机器人作为一个典型的移动机器人,与其他轮式机器人相比,由于与地面只有一个接触点,因此具有运动灵活、结构简单、用途多样等特点。近年来,由于机器人技术的大幅度发展,独轮自平衡机器人也受到很大的关注。其中如何建立精确的力学模型和设计性能更为优化的控制器更是成为关注的热点。本文中重点所要研究的对象是一类有顶部竖直惯性飞轮以及底部行走轮的独轮机器人系统。首先对其建立相应的力学模型,然后在分析系统力学模型的基础上,设计了一系列的控制器对系统的运动控制进行研究。本文的主要内容如下1.对所选课题的背景和意义以及一些典型案例进行了阐述。分析了独轮自平衡机器人的发展历程和研究现状,介绍了一些常用的引理及线性矩阵不等式(LMI),还有Lyapunov稳定性定理和模糊模型。2.针对独轮自平衡机器人系统的平衡控制问题,提出了事件触发有限时间控制算法,并给出了触发条件。利用事件触发机制可以有效地减少控制器的更新次数,从而减轻控制器的负担,进而减少能量损耗。接下来设计了 Lyapunov函数,利用Lyapunov第二定理证明了系统的稳定性,并证明了系统是全局有限时间稳定的。最后利用MATLAB给出仿真结果,说明了所给出方法的有效性。3.考虑独轮自平衡机器人具有多耦合,非线性,多变量的特点,根据T-S模糊原理,将非线性系统划分为一系列的局部线性动态模型,并利用解模糊得到系统的全局模糊模型。然后利用并行分布式原理设计了控制器,接下来利用Lyapunov第二定理并以LMI的形式并给出了系统的稳定性判据。最后利用MATLAB得到仿真结果,说明了所给出方法的有效性。4.将事件触发有限时间控制器和T-S模糊模型相结合,利用Lyapunov第二定理得到独轮自平衡机器人系统的有限时间稳定性判据,最后利用MATLAB得到仿真结果,说明了所给出方法的有效性。