輪式機器人系統(tǒng)自抗擾控制研究.pdf

1、非完整輪式移動機器人是自動化領域研究和開發(fā)的一個重要課題，而軌跡跟蹤控制作為輪式移動機器人的一項重要技術，對它的研究具有很強的理論價值和實際意義。目前，對于輪式移動機器人系統(tǒng)的研究尚不成熟，尤其是系統(tǒng)中存在未知非線性等問題時，其研究就變得更加困難。針對上述問題，本文引入自抗擾控制方法，圍繞輪式移動機器人系統(tǒng)軌跡跟蹤控制等問題進行了相關研究。
　　首先，針對簡單的輪式移動機器人運動環(huán)境中的跟蹤控制問題，考慮到輪式移動機器人系統(tǒng)帶有內(nèi)

2、外擾動等非線性因素情況下，設計了基于自抗擾控制的魯棒跟蹤控制方案，以便實現(xiàn)該系統(tǒng)給定的跟蹤控制任務。通過Lyapunov穩(wěn)定性理論，我們得到了該系統(tǒng)達到全局一致穩(wěn)定性的充分條件。最后，仿真結(jié)果驗證了所設計控制方案的合理性和有效性。
　　其次，考慮與上述相同控制任務的基礎之上，為完成帶有內(nèi)外擾動等非線性因素的輪式移動機器人系統(tǒng)的控制任務，提出基于自適應擴張狀態(tài)觀測器的魯棒跟蹤控制算法。擴張狀態(tài)觀測器用于估計該系統(tǒng)存在的非線性因素。設

3、計Lyapunov函數(shù)，我們給出相應的閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性分析，并證明了所設計控制算法的有效性。最后，通過仿真對算法有效性進行了驗證。
　　再次，考慮輪式移動機器人在控制輸入受限情況下的跟蹤控制問題，引入經(jīng)典的飽和函數(shù)，設計了基于自抗擾控制的飽和跟蹤控制律，所設計的飽和控制律實現(xiàn)了輪式移動機器人在控制受限情況下給定的軌跡跟蹤任務，并借助Lyapunov穩(wěn)定性理論，對閉環(huán)系統(tǒng)進行了穩(wěn)定性分析和證明。最后，對直線和圓型軌跡分別進行了跟蹤控制