基于輪式移動機器人的軌跡跟蹤控制.pdf

1、近年來隨著科學技術的進步，機器人的研究受到越來越多的重視，尤其是輪式移動機器人。它在各行各業(yè)都得到了廣泛的應用，如農(nóng)業(yè)，工業(yè)，服務行業(yè)，國防事業(yè)等。輪式移動機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。因此，對移動機器人的研究是具有重要的理論意義和實際應用價值。本文將針對移動機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，滑模變結構技術，自適應技術，擾動觀測器技術分別設計運動學和動力

2、學控制器以及擾動觀測器來解決輪式移動機器人的軌跡跟蹤問題。主要內容分為以下四個方面:
　　(1)研究基于輪式移動機器人運動學模型的軌跡跟蹤控制問題。根據(jù)運動學模型中的d（質心到幾何中心的距離）是否為零設計控制器。首先對d=0的情況，選取合適的滑模面與李雅普諾夫函數(shù)設計運動學控制器，以保證閉環(huán)系統(tǒng)是全局漸近穩(wěn)定的;進一步給出有限時間控制器，使得軌跡誤差在有限時間內收斂到零。再考慮d≠0的情況，選取合適的李雅普諾夫函數(shù)設計運動學控制器

3、，使得閉環(huán)系統(tǒng)全局漸近穩(wěn)定。通過計算機仿真驗證了所提算法的有效性。
　　(2)考慮具有擾動的輪式移動機器人動力學模型的軌跡跟蹤控制問題。首先針對運動學模型設計一個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)，設計滑模變結構力矩控制器和非線性擾動觀測器使得實際速度與虛擬速度的誤差能夠漸近收斂到零，并實現(xiàn)擾動的前饋補償。最后，通過仿真驗證所提算法的有效性。
　　(3)針對具有不確定參數(shù)和外部擾動的

4、輪式移動機器人設計了一種自適應滑模控制器。將滑模變結構和李雅普諾夫函數(shù)方法相結合，給出一種快速終端滑?？刂破鞅ＷC移動機器人運動學誤差系統(tǒng)漸近收斂。針對具有不確定參數(shù)和外部擾動的移動機器人動力學模型，對不確定參數(shù)和擾動進行在線估計并給出了一種自適應滑?？刂破?，從而保證閉環(huán)系統(tǒng)的全局漸近穩(wěn)定。最后，通過仿真驗證所提算法的有效性。
　　(4)基于擾動觀測器技術和自適應控制技術，研究了含有不確定參數(shù)和外部擾動輪式移動機器人軌跡跟蹤問題。針