\[ \newcommand{dn}[3]{\frac{\mathrm{d}^{#3} #1}{\mathrm{d} #2^{#3}}}
\newcommand{\d}[2]{\frac{\mathrm{d} #1}{\mathrm{d} #2}}
\newcommand{\dd}[2]{\frac{\mathrm{d}^2 #1}{\mathrm{d} {#2}^2}}
\newcommand{\ddd}[2]{\frac{\mathrm{d}^3 #1}{\mathrm{d} {#2}^3}}
\newcommand{\pdn}[3]{\frac{\partial^{#3} #1}{\partial {#2}^{#3}}}
\newcommand{\pd}[2]{\frac{\partial #1}{\partial #2}}
\newcommand{\pdd}[2]{\frac{\partial^2 #1}{\partial {#2}^2}}
\newcommand{\pddd}[2]{\frac{\partial^3 #1}{\partial {#2}^3}}
\newcommand{\p}{\partial}
\newcommand{\D}[2]{\frac{\mathrm{D} #1}{\mathrm{D} #2}}
\newcommand{\Re}{\mathrm{Re}}
\newcommand{\Im}{\mathrm{Im}}
\newcommand{\bra}[1]{\left\langle #1 \right|}
\newcommand{\ket}[1]{\left|#1 \right\rangle}
\newcommand{\braket}[2]{\left\langle #1 \middle|#2 \right\rangle}
\newcommand{\inner}[2]{\left\langle #1 ,#2 \right\rangle}
\newcommand{\l}{\left} \newcommand{\m}{\middle} \newcommand{\r}{\right}
\newcommand{\f}[2]{\frac{#1}{#2}} \newcommand{\eps}{\varepsilon}
\newcommand{\ra}{\rightarrow} \newcommand{\F}{\mathcal{F}}
\newcommand{\L}{\mathcal{L}} \newcommand{\t}{\quad}
\newcommand{\intinf}{\int_{-\infty}^{+\infty}}
\newcommand{\R}{\mathcal{R}} \newcommand{\C}{\mathcal{C}}
\newcommand{\Z}{\mathcal{Z}} \newcommand{\bm}[1]{\boldsymbol{#1}} \]
オイラー-ラグランジュ方程式
運動エネルギー
車輪の回転
\[
\f{1}{2}j(\dot{\phi}+\dot{\theta})^2
\]
本体の回転
\[
\f{1}{2}J\dot{\theta}^2
\]
車輪の並進
\[
\f{1}{2}mv^2=\f{1}{2}r^2(\dot{\phi}+\dot{\theta})^2
\]
※ \(v=r(\dot{\phi}+\dot{\theta})\) （車輪が滑りなしで回転）を用いた。
本体の並進
\[
\begin{aligned}
&\f{1}{2}MV^2 \\
=& \f{1}{2}M(V_x^2+V_y^2) \\
=& \f{1}{2}M[(v+L\dot{\theta}\cos\theta)^2+(-L\dot{\theta}\sin\theta)^2] \\
=& \f{1}{2}M(v^2+2Lv\dot{\theta}\cos\theta+L^2\dot{\theta}^2) \\
=& \f{1}{2}M[r^2(\dot{\phi}+\dot{\theta})^2+2Lr(\dot{\phi}+\dot{\theta})\dot{\theta}\cos\theta+L^2\dot{\theta}^2]
\end{aligned}
\]
合計の運動エネルギーは、
$$
$$
ポテンシャルエネルギー
\[
MgL\cos\theta
\]
運動方程式
モーターの式
状態方程式
線形状態方程式
観測方程式
