非完整約束下的移動(dòng)機(jī)器人跟蹤控制問(wèn)題的研究.pdf

1、自誕生那一刻起，移動(dòng)機(jī)器人就以一種無(wú)可代替的形象展示在人們的視線中。移動(dòng)機(jī)器人是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一門新型學(xué)科，它是一門集機(jī)械制造、電子技術(shù)、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)以及智能科學(xué)等學(xué)科于一身的綜合學(xué)科，體現(xiàn)了機(jī)電一體化的巔峰成就。為了擺脫自然力的束縛，實(shí)現(xiàn)人類千百年來(lái)的夢(mèng)想，人們期盼著有一天移動(dòng)機(jī)器人能夠代替人類完成日常工作任務(wù)，服從人類的命令。當(dāng)今世界，移動(dòng)機(jī)器人已經(jīng)成為未知環(huán)境探索的主體，從火星探索，到深海作業(yè)，都離不開移動(dòng)機(jī)器人的幫助。因此，

2、研究移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)有著重要的理論意義和實(shí)踐價(jià)值。
　　移動(dòng)機(jī)器人首要的技術(shù)就是解決移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制問(wèn)題，跟蹤控制和路徑規(guī)劃作為移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制最基本最核心的部分，深受研究人員的關(guān)注。路徑規(guī)劃是指以各種不同的傳感器感知移動(dòng)機(jī)器人所處的環(huán)境信息為前提，如何尋找到從起始點(diǎn)到終點(diǎn)的一條安全、無(wú)碰撞的運(yùn)動(dòng)路徑。跟蹤控制就是在路徑規(guī)劃的基礎(chǔ)之上，通過(guò)改變移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度，使移動(dòng)機(jī)器人沿著期望的一條運(yùn)動(dòng)軌跡運(yùn)動(dòng)。本文以非完整

3、約束下的ASR輪式移動(dòng)機(jī)器人為研究對(duì)象，基于ASR移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)模型，主要針對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤和軌跡跟蹤進(jìn)行了研究。具體而言，本文的主要研究工作有以下幾個(gè)方面。
　　第一，針對(duì)聲納傳感器和紅外線傳感器測(cè)距各自不同的特點(diǎn)和存在的不足，本文把兩種不同傳感器相融合，基于ASR型輪式移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)移動(dòng)物體的跟蹤。
　　第二，通過(guò)對(duì)移動(dòng)機(jī)器人軌跡跟蹤控制問(wèn)題的分析，以移動(dòng)機(jī)器人的離散運(yùn)動(dòng)學(xué)模型為研究對(duì)象，提出了一種

4、Kalman濾波迭代學(xué)習(xí)控制方法，該控制方法是在改進(jìn)的迭代學(xué)習(xí)控制律的基礎(chǔ)上，結(jié)合Kalman濾波算法，具有收斂速度快、抗干擾性強(qiáng)和跟蹤誤差小的特點(diǎn)。計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證了該方法的正確性和有效性。
　　第三，基于移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，構(gòu)造了一種由前饋和反饋兩部分組成的移動(dòng)機(jī)器人控制律。前饋部分是采用反演設(shè)計(jì)的思想設(shè)計(jì)的滑膜控制器，反饋部分采用Lyapunov函數(shù)的方法設(shè)計(jì)了反饋控制器。實(shí)驗(yàn)仿真表明該控制律明顯地提高了跟蹤控制的精度。

5、r>　　第四，為了設(shè)計(jì)一種全局漸近穩(wěn)定性的跟蹤控制器，本文采用分步來(lái)完成。第一步是采用終端快速滑模設(shè)計(jì)了角速度的控制律，用來(lái)漸近鎮(zhèn)定前向角誤差；第二步是采用Lyapunov方法構(gòu)造了線速度的控制律,用來(lái)漸近鎮(zhèn)定位置誤差。計(jì)算機(jī)仿真表明該控制器是有效的。
　　第五，根據(jù)非完整約束下移動(dòng)機(jī)器人軌跡跟蹤控制的特點(diǎn)，使用有限時(shí)間控制技術(shù)和滑模控制技術(shù)相結(jié)合，有效地提高了移動(dòng)機(jī)器人跟蹤控制的能力。
　　第六，針對(duì)非完整約束移動(dòng)機(jī)器人的