輪式移動(dòng)機(jī)器人建模與運(yùn)動(dòng)控制策略研究.pdf

1、本論文受國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金、國(guó)家千人計(jì)劃基金資助。
　　自60年代末期開(kāi)始的輪式移動(dòng)機(jī)器人(Wheeled Mobile Robot，WMR)研究起，機(jī)器人技術(shù)逐漸成熟，并逐漸運(yùn)用于人們生活的各個(gè)方面。針對(duì)日益高要求的控制精度，本文針對(duì)一個(gè)具體的輪式移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)提出了兩整套的控制策略，通過(guò)算法的優(yōu)化方法提高系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)精度。
　　首先，輪式移動(dòng)機(jī)器人是一個(gè)典型的多輸入多輸出非完整約束系統(tǒng)，系統(tǒng)中也存在參數(shù)不確定性和模型不確定

2、性。本文針對(duì)輪式移動(dòng)機(jī)器人建立了包含直流電機(jī)電磁力學(xué)模型在內(nèi)的完整的動(dòng)力學(xué)模型，并且進(jìn)行了系統(tǒng)辨識(shí)與解耦分析。
　　其次，根據(jù)得到的簡(jiǎn)化系統(tǒng)模型與實(shí)際系統(tǒng)的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在低頻摩擦力影響與高頻模型不確定性影響。為此設(shè)計(jì)了μ-synthesis控制器，該控制器在系統(tǒng)所能達(dá)到的頻寬范圍內(nèi)，能最大程度地削弱摩擦力的影響，并且其中的參數(shù)不確定性模型能夠較好的涵蓋系統(tǒng)相對(duì)高頻的模型不確定性，達(dá)到了一個(gè)較好的魯棒特性。其中在軌跡線跟蹤實(shí)驗(yàn)中

3、設(shè)計(jì)了內(nèi)外環(huán)控制框架，將μ-synthesis控制器很好地應(yīng)用到了實(shí)際平臺(tái)。
　　最后，針對(duì)實(shí)際中系統(tǒng)辨識(shí)存在誤差，系統(tǒng)特性也會(huì)受到負(fù)載、工況、環(huán)境等因素影響的情況，在動(dòng)力學(xué)中進(jìn)一步設(shè)計(jì)了自適應(yīng)魯棒控制器(ARC)，以滿足自適應(yīng)和魯棒性能方面的要求。該控制器中使用投影自適應(yīng)率實(shí)時(shí)更新模型參數(shù)，結(jié)合滑模的控制思想額外附加一個(gè)非線性反饋控制項(xiàng)，該項(xiàng)可以使系統(tǒng)具有較強(qiáng)的魯棒性能，并且使系統(tǒng)達(dá)到一個(gè)很快的響應(yīng)性能。其中在避障實(shí)驗(yàn)中設(shè)計(jì)了三