水面移動機器人魯棒控制方法與實驗研究.pdf

1、近年來，機器人技術高速發(fā)展，不論是國防工業(yè)、科學研究還是災難支援，公共服務等各領域都在使用各種各樣的移動機器人;移動機器人需要在動態(tài)的、不可預知的、存在噪聲、時變擾動的工作環(huán)境下工作，這常常會引起機器人的動力學參數(shù)變化，從而導致機器人的傳統(tǒng)控制技術不能適應目前的環(huán)境要求并做到自主適應環(huán)境的目的。因此利用魯棒控制方法研究解決移動機器人在復雜情況下的適應問題具有非常重要的理論意義和實際應用價值。本文對水面移動機器人的魯棒控制方法主要在幾個方

2、面進行了研究。
　　(1)從運動控制的角度出發(fā)，對整個系統(tǒng)的動力學進行了分析綜合考慮了推力、水動力等因素，建立了完整的6自由度動力學模型并在此基礎上簡化為3自由度動力學模型。
　　(2)在水面移動機器人實驗平臺上進行了相應的程序開發(fā)。設計出四個模塊的程序以分別實現(xiàn)不同的功能。其中主線程模塊實現(xiàn)了與其它之間的協(xié)調工作，網(wǎng)絡通信模塊實現(xiàn)了與地面站之間的良好通信，串口通信模塊的功能是接受無人船的各種傳感器的數(shù)據(jù)和實現(xiàn)對無人船的各種

3、控制策略，執(zhí)行模塊執(zhí)行各種控制策略的計算結果。
　　(3)根據(jù)船舶航向控制原理及水面移動機器人的特性設計了PID型自動控制舵，并進行了軟件程序設計加以實現(xiàn)對無人船航行、航速的控制。
　　(4)逆算法(Backstepping)是一種有效解決非線性設計的方法，將Backstepping原理運用于水面移動機器人航跡控制系統(tǒng)的數(shù)學模型中，設計了無人船的軌跡跟蹤控制器，在MATLAB平臺的simulink上進行了仿真驗證后，最終在實