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《基于非完整移動機(jī)器人動態(tài)模型的魯棒輸出跟蹤》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、第15卷第5期控制與決策2000年9月Vol.15No.5CONTROLANDDECISIONSept.20003基于非完整移動機(jī)器人動態(tài)模型的魯棒輸出跟蹤胡終須胡躍明毛宗源(華南理工大學(xué)自動控制工程系廣州510641)摘要提出一種基于非完整移動機(jī)器人動態(tài)模型的魯棒跟蹤控制算法。在系統(tǒng)存在模型不確定性但滿足“匹配條件”的情況下,設(shè)計(jì)了一種滑動控制器。仿真結(jié)果表明,當(dāng)系統(tǒng)的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量、結(jié)構(gòu)參數(shù)等存在較大誤差時仍能實(shí)現(xiàn)精確跟蹤,具有良好的魯棒性。關(guān)鍵詞移動機(jī)器人,匹配條件,輸入2輸出線性化,變結(jié)構(gòu)控制分類號TP24Robus
2、tOutputTrackingControlBasedontheDynamicalModelofNonholonomicMobileRobotsHuZhongxu,HuYueming,MaoZongyuan(SouthChinaUniversityofTechnology)AbstractTherobustoutputtrackingcontrolproblemofaclassofnonholonomiccontrolsystemwithmodeluncertaintiesisimplementedbyI?Olineariz
3、ation.Aslidingmodecontrollerisdesigned.Whenasuitablebasefornullspaceoftheconstraintmatrixisselected,kindsofuncertaintiesordisturbanceswillobeythe“matchingconditions”andtheI?Olinearizationcanberealizedbyanappropriateoutputfunction.Finallyadetainedrobustoutputtrackin
4、gcontrollawforamobilerobotispresentedasanapplicationexample.Keywordsmobilerobot,matchingcondition,I?Olinearization,variablestructurecontrol[4]1引言礎(chǔ)上方便地設(shè)計(jì)滑動控制器。本文考慮一類具有參數(shù)或模型不確定性的非完滑?？刂剖且环N適用于系統(tǒng)存在不確定性或未整控制系統(tǒng)的輸出跟蹤問題,經(jīng)過適當(dāng)變換和輸出建模動力學(xué)的魯棒控制方法。它對參數(shù)誤差和擾動函數(shù)的選擇,可使某些不確定性(如質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量
5、、具有魯棒性且容易實(shí)現(xiàn),因而經(jīng)常應(yīng)用于不確定系摩擦項(xiàng)等)滿足“匹配條件”,從而實(shí)現(xiàn)輸入2輸出線[1～3]統(tǒng)特別是非線性不確定系統(tǒng)的控制問題。性化。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的滑動控制器能克服上述不非線性系統(tǒng)特別是具有不確定性的非線性系確定項(xiàng)的影響,具有良好的魯棒性。最后以兩輪驅(qū)動統(tǒng),其滑動控制器的設(shè)計(jì)往往比較困難,一種可供選的移動機(jī)器人為例,驗(yàn)證了該方法的有效性。擇的方法是定義一個適當(dāng)?shù)妮敵龊瘮?shù),當(dāng)系統(tǒng)中的不確定項(xiàng)滿足“匹配條件”時,可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的輸入22非完整控制系統(tǒng)的一般形式輸出線性化。進(jìn)一步,當(dāng)系統(tǒng)的內(nèi)動態(tài)模型是有界輸具有一階非完
6、整約束的非完整力學(xué)系統(tǒng)通常入有界穩(wěn)定時(BIBS),則可在此線性化模型的基表示為baaaM(q)q+Vm(q,q)q+F(q)+G(q)+Sd=3國家863計(jì)劃項(xiàng)目(9805219)TKB(q)T-A(q)(1)1999-07-27收稿,1999-10-25修回600控制與決策2000年aA(q)q=0(2)sT(v+$b+$AA-1(v-b)-nn×n其中,q∈R為系統(tǒng)狀態(tài)向量,M(q)∈R為對稱r-2(r)(i+1)正定矩陣,Va)qan×nyd+cie)≤0(7)m(q,q∈R表示向心力和哥氏力∑i=0an×1n×1項(xiàng)
7、,F(q)∈R和G(q)∈R分別表示表面摩擦參照文獻(xiàn)[5],得到滑動控制器和增益為項(xiàng)和重力項(xiàng)。對于平面移動機(jī)器人,G(q)=0,Sd為r-2-1(r)(i+1)m×nu=A[yd-∑cie-有界的未知擾動和未建模動力學(xué),A(q)∈R為i=0m×1n×r約束矩陣,K∈R表示約束力,B(q)∈R為輸ksgn(s)-Lr(8)fh]入變換矩陣,T為控制輸入向量。‖$AA-1(vd-b)‖+‖$b‖+Lk≥-1選擇一滿秩矩陣S(q)=[S1(q),?,Sn-m(q)]1-‖$AAsgn(s)‖為A(q)零空間的一組基,T=[T1,?
8、,Tn-m]表示新L>0(9)的控制輸入。經(jīng)過相應(yīng)變換,系統(tǒng)(1),(2)可寫成4應(yīng)用舉例q=S(q)TaT-1TaT=-(SMS)S(MS+VmS)T+(3)將該控制策略應(yīng)用于兩輪驅(qū)動移動機(jī)器人的T-1vT(SMS)(-F-Sd+SBT)軌跡跟蹤問題。該移動機(jī)器人由兩臺直流伺服電機(jī)實(shí)際系
