非完整移動機器人避障控制器的設計.pdf

1、輪式移動機器人(WheeledMobileRobot，WMR)屬于非完整(Non-holonomic)控制系統(tǒng)，是典型的強非線性系統(tǒng)。在實踐中，移動機器人需要在有障礙物的環(huán)境中面向目標的自主運動(稱為導航)，從而希望機器人能夠避障。因此，研究在障礙物環(huán)境下的非完整移動機器人運動具有很強的理論和實際意義。
　　本論文從系統(tǒng)的非完整約束、避障和鎮(zhèn)定三個方面展開深入研究，主要進行了如下三個方面的研究工作：
　　第一，從輪式機器人的

2、機構特點分析，歸納了四種常用的移動機器人數(shù)學模型：運動學模型，動力學模型，與李括號相關的運動學模型和線性化的運動學模型。
　　第二，靜態(tài)確定性環(huán)境下障礙物的描述。在存在墻型和圓形障礙物的二維空間中，采用高等數(shù)學建立的導航函數(shù)（NavigationFunction）方法，得到導航函數(shù)具體形式。這種導航函數(shù)在空間中只存在一個局部最小點同時也是全局最小點，解決了人工勢場法中局部最小點的問題。
　　第三，在障礙物環(huán)境下，設計能使非完

3、整輪式移動機器人避障運動的鎮(zhèn)定控制器。其中,在第四章中通過具有李亞普諾夫函數(shù)特性的導航函數(shù)，構造適用于WMR運動學模型的漸近鎮(zhèn)定控制器。然后，借鑒反步法的思想，將CLF（ControlLyapunovFunction）與反步法結合，在適用于WMR的運動學模型的漸近鎮(zhèn)定控制律的基礎上，設計適用于動力學模型的避障鎮(zhèn)定控制器。在第五章中針對WMR運動學模型的線性化模型，使用MPC（ModelPredictiveControl）方法利用了不斷變