非完整移動(dòng)機(jī)器人的自適應(yīng)滑模軌跡跟蹤控制研究.pdf

1、近年來(lái)，受非完整約束的移動(dòng)機(jī)器人的軌跡跟蹤問(wèn)題得到了廣泛重視。本文以非完整移動(dòng)機(jī)器人作為研究對(duì)象，分別在其運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)圍繞滑模變結(jié)構(gòu)控制、自適應(yīng)控制、反演算法等方法在軌跡跟蹤控制器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用展開(kāi)研究。本論文的主要工作和取得的研究成果有： (1)對(duì)輪式移動(dòng)機(jī)器人的非完整特性進(jìn)行了分析，利用坐標(biāo)變換方法和拉格朗日方程建立了移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型，分析了軌跡跟蹤的可行性。 (2)以非完整移動(dòng)機(jī)器人

2、的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型為控制對(duì)象，將質(zhì)心線速度和轉(zhuǎn)向角速度為控制輸入，設(shè)計(jì)了一種無(wú)抖動(dòng)滑模變結(jié)構(gòu)軌跡跟蹤控制器設(shè)計(jì)方法；在以兩驅(qū)動(dòng)后輪的角速度為控制輸入、模型中存在未知參數(shù)時(shí)，提出了一種自適應(yīng)全局軌跡跟蹤控制方法，并將其推廣到自適應(yīng)滑模軌跡跟蹤控制器設(shè)計(jì)中。仿真結(jié)果驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方法的正確性。 (3)以非完整移動(dòng)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型為研究對(duì)象，在存在未知參數(shù)和不確定性干擾時(shí)，采用反演控制算法和自適應(yīng)滑?？刂品椒ㄏ嘟Y(jié)合的思想，提出了一種具有全局漸近

3、穩(wěn)定的跟蹤控制器設(shè)計(jì)方法。該方法將系統(tǒng)分解為低階子系統(tǒng)來(lái)處理，利用中間虛擬控制量和部分Lyapunov函數(shù)簡(jiǎn)化了控制器的設(shè)計(jì)并具有直觀的穩(wěn)定性分析。 (4)針對(duì)基于運(yùn)動(dòng)學(xué)模型描述的非完整移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)，研究了終端滑?？刂栖壽E跟蹤控制器，對(duì)參考角速度不為零的參考軌跡，能在有限時(shí)間內(nèi)完全跟蹤。針對(duì)基于動(dòng)力學(xué)模型描述的非完整移動(dòng)機(jī)器人軌跡跟蹤問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種快速終端滑?？刂破髟O(shè)計(jì)方法，該方法結(jié)合反演設(shè)計(jì)和快速終端滑模控制的思想，實(shí)現(xiàn)了