非完整移動(dòng)機(jī)器人軌跡跟蹤控制方法的研究

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1、摘要本文以非完整輪式移動(dòng)機(jī)器人為控制對(duì)象，圍繞非完整移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制問(wèn)題中重要的軌跡跟蹤控制問(wèn)題展開研究。輪式移動(dòng)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)多種多樣，其中典型結(jié)構(gòu)為兩輪同軸同步驅(qū)動(dòng)或獨(dú)立驅(qū)動(dòng)完成向前向后及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)器人。同步驅(qū)動(dòng)類型的移動(dòng)機(jī)器人的兩個(gè)輪子同時(shí)被操縱和轉(zhuǎn)動(dòng)，因此總是保持平行。雙輪驅(qū)動(dòng)移動(dòng)機(jī)器人的兩個(gè)輪子由兩個(gè)電機(jī)分別控制，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。針對(duì)同步驅(qū)動(dòng)的移動(dòng)機(jī)器人首先介紹了有限時(shí)間控制方法在非完整移動(dòng)機(jī)器人軌跡跟蹤中的應(yīng)用。將神經(jīng)動(dòng)力學(xué)模型與有限時(shí)間控制相結(jié)合的算法應(yīng)用于非完整移動(dòng)機(jī)器人的軌跡跟蹤控制問(wèn)題，有限時(shí)間方法設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，控制律光滑

2、，且神經(jīng)動(dòng)力學(xué)的加入解決了移動(dòng)機(jī)器人初始時(shí)刻速度跳變的缺陷。接下來(lái)對(duì)含有未知參數(shù)的非完整不確定移動(dòng)機(jī)器人提出一種自適應(yīng)擴(kuò)展控制器，即已知運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的自適應(yīng)跟蹤控制器，利用自適應(yīng)反步法設(shè)計(jì)出針對(duì)其動(dòng)力學(xué)模型的跟蹤控制器，Lyalmnov穩(wěn)定性理論保證了跟蹤誤差漸近收斂到零。針對(duì)雙輪驅(qū)動(dòng)式機(jī)器人，首先提出一個(gè)速度控制器，在獨(dú)立的速度控制環(huán)加入角速度補(bǔ)償器，實(shí)現(xiàn)了二輪運(yùn)動(dòng)的同步化，且控制器仍是在每個(gè)輪子上設(shè)計(jì)的，保持了獨(dú)立控制的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)。然后提出一種基于模型的自適應(yīng)控制方法，對(duì)兩獨(dú)輪運(yùn)動(dòng)中的耦合因素以及系統(tǒng)的不確定因素進(jìn)行補(bǔ)償，對(duì)傳統(tǒng)的自適應(yīng)控制輸

3、入進(jìn)行修改，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，計(jì)算量較其它自適應(yīng)算法要小，并能將電機(jī)的輸出力矩控制在合理范圍內(nèi)并且光滑。關(guān)鍵詞：非完整移動(dòng)機(jī)器人；軌跡跟蹤；有限時(shí)間控制；獨(dú)立驅(qū)動(dòng)；反步法；自適應(yīng)控制摘要AbstractNonholonomicmobilerobotsareconsideredasthecontrolobiactandcontrolproblemsarestudiedfocusing011trajectorytracking,whichisanimportantissueonnonholonomicmobilerobotmotioncontr01．Wh

4、eeledmobilerobotscomeinanmnberofdifferentmechanicalstructures．Typicalrobotshavetwoco-axialwheelsthatindependentlyOfsynchronouslyactuatedtoachieveforward／backwardandrotationalmotion．Thesynchronous-drivetypeofmobilerobotshaswheelsthatcansteerandrotatetogetherSO

5、nparallelallthetimewhilethediffercmial-drivenrobotsissimplicityofitsmechanicalstructure．Forsynchronous-driverobots,firstlythefinitetimecontrolmethodiSintroducedandanalgorithmbycombiningtheneuraldynamicsmodel、vi也勖itetimecontrolforthetrajeetorytrackingproblemofanonholonomicmo

6、bilerobot．Thefinitetimecontrolmethodiseasilydesignedandtheresultingcontrollawiscontinuous．Itisimprovedbyn∞r(nóng)aldynamicsmodelwhichhasstability,boundedandsmoothlyresponsecharacter,candealwiththespeedsharpjumponinitialtime．Thentheintegrationofakinerneticcontrollerandatorquecontr

7、ollerforthedynamicmoddofanonholonomiomobilerobothasbeenpresented．Adaptivecontrolsarederivedfordynamicssystemofnonholonomicuncertainmobilerobotstrackingareferencetrajectoryusingbacksteppingtechnique．nedesignedcontrollerausurestheasymptoticzeroingofthestabilizationerror．Fordi

8、fferential-drivenrobots．a(chǎn)speedcontrollerisproposed．Inadditiontotheindependentcontr