全向輪式移動機器人軌跡跟蹤控制研究.pdf

1、近年來，全向移動機器人的軌跡跟蹤控制問題得到了廣泛的重視。本文以東北大學自主開發(fā)的全向輪式移動機器人作為研究對象，建立其運動學和動力學模型。分析了其運動特征，選擇了基于運動學模型分層控制方案對全向輪式移動機器人進行軌跡跟蹤控制。重點圍繞模糊控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制、準滑?？刂?、模糊趨近律滑模變結(jié)構(gòu)控制等方法在軌跡跟蹤控制器設計中的應用展開研究。本論文的主要工作和取得研究成果有:
　　首先，闡述了全向輪式移動機器人的結(jié)構(gòu)設計特點，利用坐

2、標變換方法建立移動機器人的運動學和動力學模型，根據(jù)全向輪式移動機器人的運動特性選擇了基于運動學模型分層控制作為其軌跡跟蹤控制的設計方案。
　　其次，以全向輪式移動機器人的運動學模型作為控制對象，以線速度和角速度為控制輸入，設計了幾種控制器并通過仿真驗證了設計方法的正確性。(1)設計了模糊控制器對全向輪式移動機器人進行軌跡跟蹤控制，實現(xiàn)了對期望軌跡的跟蹤控制。(2)為了提高系統(tǒng)的魯棒性，設計了滑模變結(jié)構(gòu)控制器，有效的克服外界不確定的

3、干擾，并進行了相應的仿真證明設計的有效性和可行性。(3)為了減弱滑模變結(jié)構(gòu)控制器中的抖振，采用了連續(xù)函數(shù)代替了原來的符號函數(shù)，設計了準滑?？刂破?，通過仿真證明其能夠很好的減弱抖振。
　　然后，針對基于運動學模型描述的全向輪式移動機器人系統(tǒng)，研究了模糊趨近律滑模變結(jié)構(gòu)控制軌跡跟蹤控制器，對線速度和角速度均為勻速的圓軌跡在有限時間內(nèi)實現(xiàn)完全跟蹤。這種控制器保留了模糊控制與滑模變結(jié)構(gòu)控制的優(yōu)點，既能對機器人這個多輸入多輸出、高度耦合的非