基于輪式移動(dòng)機(jī)器人的軌跡跟蹤控制.pdf

1、近年來隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)器人的研究受到越來越多的重視，尤其是輪式移動(dòng)機(jī)器人。它在各行各業(yè)都得到了廣泛的應(yīng)用，如農(nóng)業(yè)，工業(yè)，服務(wù)行業(yè)，國(guó)防事業(yè)等。輪式移動(dòng)機(jī)器人可以在惡劣條件下工作，完成人類無法完成的繁重任務(wù)。因此，對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的研究是具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本文將針對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的軌跡跟蹤控制展開研究，解決該類系統(tǒng)的軌跡跟蹤控制問題。利用李雅普諾夫函數(shù)，反步技術(shù)，滑模變結(jié)構(gòu)技術(shù)，自適應(yīng)技術(shù)，擾動(dòng)觀測(cè)器技術(shù)分別設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力

2、學(xué)控制器以及擾動(dòng)觀測(cè)器來解決輪式移動(dòng)機(jī)器人的軌跡跟蹤問題。主要內(nèi)容分為以下四個(gè)方面:
　　(1)研究基于輪式移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的軌跡跟蹤控制問題。根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型中的d（質(zhì)心到幾何中心的距離）是否為零設(shè)計(jì)控制器。首先對(duì)d=0的情況，選取合適的滑模面與李雅普諾夫函數(shù)設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)學(xué)控制器，以保證閉環(huán)系統(tǒng)是全局漸近穩(wěn)定的;進(jìn)一步給出有限時(shí)間控制器，使得軌跡誤差在有限時(shí)間內(nèi)收斂到零。再考慮d≠0的情況，選取合適的李雅普諾夫函數(shù)設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)學(xué)控制器

3、，使得閉環(huán)系統(tǒng)全局漸近穩(wěn)定。通過計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證了所提算法的有效性。
　　(2)考慮具有擾動(dòng)的輪式移動(dòng)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型的軌跡跟蹤控制問題。首先針對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型設(shè)計(jì)一個(gè)使得位姿誤差漸近穩(wěn)定的虛擬速度控制器;其次，選取合適的滑模面與李雅普諾夫函數(shù)，設(shè)計(jì)滑模變結(jié)構(gòu)力矩控制器和非線性擾動(dòng)觀測(cè)器使得實(shí)際速度與虛擬速度的誤差能夠漸近收斂到零，并實(shí)現(xiàn)擾動(dòng)的前饋補(bǔ)償。最后，通過仿真驗(yàn)證所提算法的有效性。
　　(3)針對(duì)具有不確定參數(shù)和外部擾動(dòng)的

4、輪式移動(dòng)機(jī)器人設(shè)計(jì)了一種自適應(yīng)滑?？刂破?。將滑模變結(jié)構(gòu)和李雅普諾夫函數(shù)方法相結(jié)合，給出一種快速終端滑?？刂破鞅ＷC移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)誤差系統(tǒng)漸近收斂。針對(duì)具有不確定參數(shù)和外部擾動(dòng)的移動(dòng)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)不確定參數(shù)和擾動(dòng)進(jìn)行在線估計(jì)并給出了一種自適應(yīng)滑?？刂破?，從而保證閉環(huán)系統(tǒng)的全局漸近穩(wěn)定。最后，通過仿真驗(yàn)證所提算法的有效性。
　　(4)基于擾動(dòng)觀測(cè)器技術(shù)和自適應(yīng)控制技術(shù)，研究了含有不確定參數(shù)和外部擾動(dòng)輪式移動(dòng)機(jī)器人軌跡跟蹤問題。針