张佳乐，赵睿英✉，冯艳丽，杨皓，武琳琳

1) 长安大学工程机械学院公路养护装备国家工程研究中心，西安 710064 2) 西北工业大学航天学院，西安 710068

自行车是一种使用历史悠久的代步交通工具，具有结构简单、环保、经济、用途广泛等优点，其历史可大约追溯到第二次工业革命时期[1].进入21 世纪，随着计算和传感技术的飞速发展，使得自动驾驶成为一个热门而重要的研究课题.自行车的广阔市场为无人驾驶自行车创造了巨大的机会[2].无人驾驶自行车机器人具有运动灵活、车身狭小等特点，从而能够广泛应用到灾区救援、娱乐表演、物流运输等场景中[3]，因此得到了众多学者对该类型自行车的研究与关注.

近年来，围绕着自行车机器人的稳定平衡控制策略问题，国内外的学者开展了深入的研究.其中，Tanaka 和Murakami[4]通过控制转向角或利用离心力来控制平衡.然而，该方法无法实现自行车静止状态的平衡控制.Lee 和Ham[5]则是通过改变质心的位置来控制机器人的平衡，但该方法增加了自行车的重量，导致系统的响应时间较慢.Schwab 和Meijaard[6]，以及Vu 和Nguyen[7]则指出通过转向车把来平衡低速（静止）状态的自行车困难较大，在这种情况下，可采用角动量轮进行侧向平衡控制，相比之下，该方法可以实现在静止状态下的车体平衡控制.目前，已有一些使用角动量轮进行机器人自平衡的线性控制方法被提出.其中，Lam[8]和Lee等[9]对自行车的横滚角度进行实时测量，采用PD 控制算法与PID 控制算法，实现了……