[摘要] 自平衡小車是學習和研究各種控制方法的理想實驗平台。而系統靈敏度是研究引數不確定性對系統效能影響的理論，對兩輪自平衡小車進行靈敏度分析是深入研究必須要做的工作。
[關鍵字] 兩輪自平衡小車，系統製作，靈敏度
兩輪自平衡小車是乙個集環境感知，動態決策與規劃，行為控制與執行等多種功能於一體的綜合系統，是動力學理論和自動控制理論與技術相結合的研究課題，其關鍵是解決在完成自身平衡的同時，還能夠適應各種環境下的控制任務。利用外加的紅外感測器、速度感測器、傾角感測器、防碰撞開關等，來實現小車的自主避障、跟蹤、路徑規劃等複雜功能。
一、兩輪自平衡小車的工作原理
當未做控制時，不論車身向前傾斜或者向後傾斜，左右輪都處於靜止狀態，也就是說車身前後擺動與車輪轉動是相互獨立的。當開始控制時，車身在豎直站立的狀態下釋放，小車有靜止、前進、後退三種運動的方式，在正確的控制策略下，小車能夠保持自身的平衡。這三種運動方式與控制策略如下所述：
（1） 靜止：如果車身重心位於電機軸心線的正上方，則小車將保持平衡靜止狀態，不需要做任何控制。
（2） 前傾：如果車身重心靠前，車身會向前傾斜，則驅動車輪向前滾動，以保持小車平衡。
（3） 後退：如果車身重心靠後，車身會向後傾斜，則驅動車輪向後滾動，以保持小車平衡。
因此，兩輪自平衡小車平衡控制的基本思想是：通過測量，得知車身與垂線的之間的相對角度及角速度，控制電機轉動的方向以及輸出力矩的大小，以此來保持小車自身的動態平衡[1]。
二、兩輪自平衡小車系統的模型與分析
1.小車的物理模型
為了方便兩輪自平衡小車系統的建模，將其物理結構簡化，小車可繞x軸在yoz平面旋轉也可在xoy平面中沿著任意方向平移和旋轉。為簡化計算，假設驅動電機轉子轉軸與兩輪圓心的連線完全重合，電機安裝於可俯仰運動的小車車體上，但除了驅動電機外，不會對機械人的運動產生其他任何作用。系統建模時以機械人的俯仰角和機械人的位置p（x，y）為系統輸入量，以兩個驅動電機的輸出力矩為系統輸出量，不考慮減速齒輪的配合誤差及軸承的摩擦的影響。
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