兩輪差速驅(qū)動(dòng)移動(dòng)機(jī)器人的類等效狀態(tài)空間建模研究.pdf

1、兩輪差速驅(qū)動(dòng)移動(dòng)機(jī)器人TDDMR(Two-wheeled Differentially Driven Mobile Robot)結(jié)構(gòu)簡單,控制靈活,TDDMR運(yùn)動(dòng)模型是移動(dòng)機(jī)器人研究的重要內(nèi)容,對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的描述和控制具有重要的實(shí)際意義。
　　實(shí)際TDDMR系統(tǒng)有如下特點(diǎn):
　　①采用兩個(gè)雙閉環(huán)直流電機(jī)控制系統(tǒng)(DCDMCS, Double Closed-loop DC Motor Control System)作為底層動(dòng)力

2、學(xué)部件,前期的研究表明DCDMCS帶有閉環(huán)非線性特性,且DCDMCS的負(fù)載變化會(huì)直接影響機(jī)器人系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。
　　②存在運(yùn)動(dòng)學(xué)非完整性約束。
　　③典型的多輸入多輸出系統(tǒng),各底層控制回路之間還存在耦合特性。
　　因此,TDDMR作為一類存在閉環(huán)非線性及動(dòng)力學(xué)耦合作用和非完整運(yùn)動(dòng)學(xué)約束的多輸入多輸出系統(tǒng),其運(yùn)動(dòng)模型的建立是非線性理論研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)。
　　類等效建模法是一種非線性建模方法,類等效模型包含了實(shí)際

3、系統(tǒng)的主要特征量,能反映出實(shí)際對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性。本文采用類等效建模法建立了兩輪差速驅(qū)動(dòng)移動(dòng)機(jī)器人的類等效狀態(tài)空間運(yùn)動(dòng)模型,主要的研究工作如下:
　?、倩贒CDMCS變負(fù)載類等效模型,建立了具有動(dòng)力學(xué)耦合特性的兩輪差速驅(qū)動(dòng)移動(dòng)機(jī)器人類等效狀態(tài)空間運(yùn)動(dòng)模型。
　　通過將動(dòng)力學(xué)耦合關(guān)系引入到雙閉環(huán)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中,將機(jī)器人負(fù)載的變化折算為模型的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,并采用類等效建模法,本文建立了TDDMR的類等效狀態(tài)空間運(yùn)動(dòng)模型。

4、>　?、谔岢隽嘶谶z傳算法的一體化兩輪差速驅(qū)動(dòng)移動(dòng)機(jī)器人類等效運(yùn)動(dòng)模型的參數(shù)整定方法。
　　移動(dòng)機(jī)器人作為一個(gè)整體,包含左右兩個(gè)相互耦合的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),本文采用改進(jìn)的遺傳算法在左右電機(jī)同時(shí)給定階躍輸入條件下整定出了左右輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)模型參數(shù)。
　?、墼O(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了負(fù)載可調(diào)兩輪差速驅(qū)動(dòng)移動(dòng)機(jī)器人用于實(shí)際系統(tǒng)實(shí)驗(yàn),將提出的模型和模型參數(shù)整定方法用于實(shí)際兩輪差速驅(qū)動(dòng)移動(dòng)機(jī)器人,以驗(yàn)證模型的有效性。
　　實(shí)驗(yàn)表明,本文提出的類等效狀態(tài)空間