復雜地形環(huán)境下新型輪腿復合式移動機器人控制系統(tǒng)研究.pdf

1、　　隨著我國油氣田的開發(fā)以及石化企業(yè)的大發(fā)展，迫切需要研發(fā)針對油氣田和石化企業(yè)等大空間下的化學危險品的監(jiān)測和應急救援系統(tǒng)。本文在天津市科技計劃項目(10ZCKFSF01400)、河北省自然基金(E2010000049)和國家863計劃(2012AA041508)支持下，針對石化行業(yè)復雜地形環(huán)境，設計了一新型輪腿復合式移動機器人系統(tǒng)。從構型設計和運動控制兩方面保證機器人具有較好的地形適應能力，能快速、安全的到達目的地。
　　本文的

2、創(chuàng)新性工作包括：
　　1、針對復雜環(huán)境，設計了一新型輪腿復合式移動機器人。對前后輪腿結構參數(shù)及其越障過程姿態(tài)進行優(yōu)化，降低了能耗，提高了地形適應能力。車體部分能根據(jù)機器人橫滾角進行側傾調節(jié)，通過改變質心位置，提高機器人抗傾覆能力。重心可調的輪腿相結合的構型設計保證了機器人的穩(wěn)定性、快速性和地形通過性。
　　2、針對機器人驅動控制，由分層協(xié)調控制器根據(jù)滑轉率正常與否決策進行軌跡跟蹤控制還是滑轉率控制。軌跡跟蹤控制方面，針對

3、驅動動力學建模中存在較多不確定項的情況，提出了一種積分終端滑模實現(xiàn)機器人軌跡跟蹤控制，該方法融合積分滑模和終端滑模的優(yōu)點，提高了控制的精度和快速跟蹤能力；同時，通過模糊規(guī)則調節(jié)切換增益大小，減小滑?？刂频亩墩瘳F(xiàn)象?；D率控制方面，提出一種積分滑模實現(xiàn)機器人滑轉率控制，該控制通過積分項提高控制精度，而且滑模過程無趨近階段，提高了系統(tǒng)的魯棒性；同時，切換增益采用自適應調節(jié)規(guī)律，減少了抖振現(xiàn)象。
　　3、針對機器人姿態(tài)控制，利用穩(wěn)定邊

4、界法分析機器人的側翻穩(wěn)定性，根據(jù)穩(wěn)定裕量，判定機器人是否需要實施車體側傾控制，車體傾角控制的參考值由RBF神經(jīng)網(wǎng)絡根據(jù)側坡坡度實時獲得。提出了安全穩(wěn)定裕量的概念，當穩(wěn)定裕量大于設定的安全穩(wěn)定裕量時，機器人不需要進行姿態(tài)調整。
　　4、前后輪腿系統(tǒng)的擺角控制中，針對模型中的非線性及干擾較大的情況，提出了反演積分終端滑?？刂?，在反演的最后一步引入積分終端滑模，提高了系統(tǒng)的快速性和控制精度，并通過非線性干擾前饋補償提高系統(tǒng)抗干擾能力。