隨著科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域及產(chǎn)業(yè)的不斷擴(kuò)展,智能機(jī)器人已成為目前研究的重要內(nèi)容之一。在諸多類型的智能機(jī)器人當(dāng)中,輪式移動(dòng)機(jī)器人因其具有良好的運(yùn)動(dòng)性能和避障能力等,應(yīng)用場(chǎng)景越來越廣泛。然而因其本身具有非完整約束的特點(diǎn),加之在復(fù)雜環(huán)境中容易受到諸多不確定因素的影響,所以它的運(yùn)動(dòng)將表現(xiàn)出更大的復(fù)雜性,其運(yùn)動(dòng)控制也將具有一定挑戰(zhàn)性。因此,對(duì)非完整約束狀態(tài)下的輪式機(jī)器人系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)建模和動(dòng)態(tài)仿真模擬及其控制問題的研究具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文主要從以下幾個(gè)方面展開深入研究:（1）分別介紹國(guó)內(nèi)外非完整系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)和輪式機(jī)器人的研究現(xiàn)狀。又進(jìn)一步介紹輪式機(jī)器人的基本構(gòu)造和特點(diǎn)及其建模方法和基礎(chǔ)理論。主要包括牛頓矢量力學(xué)系統(tǒng)和以拉格朗日方程為代表的分析力學(xué)系統(tǒng)。其中分析力學(xué)體系中的Routh方程和高斯原理是處理動(dòng)力學(xué)問題的常用方法,能夠較方便的處理復(fù)雜多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)及控制問題。（2）采用非完整力學(xué)常用方法Routh方程建立了輪式機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型。基于無側(cè)滑狀態(tài)建立系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程并模擬,能直觀地看出系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的不確定性。其次考慮驅(qū)動(dòng)力矩不對(duì)稱時(shí)系統(tǒng)會(huì)發(fā)生側(cè)滑現(xiàn)象,給出前輪側(cè)滑的非光滑約束條件和臨界狀態(tài)... 

【文章來源】：青島理工大學(xué)山東省

【文章頁(yè)數(shù)】：78 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景與意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究
        1.2.1 非完整系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 移動(dòng)機(jī)器人研究現(xiàn)狀
        1.2.3 輪式移動(dòng)機(jī)器人建模方法及基礎(chǔ)理論
        1.2.4 非完整輪式機(jī)器人控制方法
    1.3 本文主要內(nèi)容與結(jié)構(gòu)安排
第2章 非完整系統(tǒng)與輪式移動(dòng)機(jī)器人簡(jiǎn)介
    2.1 引言
    2.2 約束、廣義坐標(biāo)和自由度
    2.3 非完整約束
        2.3.1 非完整約束的條件及特征
        2.3.2 非完整約束的判別
        2.3.3 非完整系統(tǒng)在位形空間中的可達(dá)性
    2.4 非完整約束實(shí)例分析
    2.5 輪式機(jī)器人的構(gòu)造和基本特征
        2.5.1 輪式移動(dòng)機(jī)器人構(gòu)成要素
        2.5.2 輪式移動(dòng)機(jī)器人基本構(gòu)型
    2.6 輪式移動(dòng)機(jī)器人的非完整特性分析
    2.7 本章小結(jié)
第3章 基于Routh方程的非完整系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模分析
    3.1 引言
    3.2 Routh方程
    3.3 移動(dòng)機(jī)器人的力學(xué)建模
        3.3.1 移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)模型
        3.3.2 動(dòng)力學(xué)方程
        3.3.3 數(shù)值仿真分析
    3.4 考慮側(cè)滑時(shí)的力學(xué)建模及仿真
        3.4.1 前輪運(yùn)動(dòng)的非光滑約束條件
        3.4.2 支撐力模型與庫(kù)倫摩擦力計(jì)算
        3.4.3 數(shù)值仿真分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 基于高斯原理的非完整系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析
    4.1 引言
    4.2 高斯原理簡(jiǎn)介
        4.2.1 力學(xué)的變分原理
        4.2.2 高斯原理
        4.2.3 質(zhì)點(diǎn)形式的高斯最小拘束原理
        4.2.4 廣義坐標(biāo)形式的高斯最小拘束原理
    4.3 準(zhǔn)坐標(biāo)形式的高斯最小拘束原理
        4.3.1 準(zhǔn)速度與準(zhǔn)坐標(biāo)
        4.3.2 準(zhǔn)坐標(biāo)形式的高斯最小拘束原理推導(dǎo)
    4.4 實(shí)例分析
    4.5 仿真結(jié)果
    4.6 本章小結(jié)
第5章 基于動(dòng)力學(xué)模型的軌跡規(guī)劃與跟蹤控制
    5.1 引言
    5.2 建立帶輸入補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化控制模型
    5.3 李雅普諾夫穩(wěn)定性理論
    5.4 軌跡跟蹤及動(dòng)力學(xué)控制模型
        5.4.1 軌跡跟蹤原理
        5.4.2 動(dòng)力學(xué)控制模型建立
    5.5 控制器模型
        5.5.1 控制器數(shù)學(xué)模型
        5.5.2 速度跟蹤控制器設(shè)計(jì)
        5.5.3 轉(zhuǎn)角跟蹤控制器設(shè)計(jì)
        5.5.4 建立Simulink仿真模型
        5.5.5 仿真結(jié)果
    5.6 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 本文的主要?jiǎng)?chuàng)新
    6.3 本文工作展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間論文發(fā)表及科研情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]廣義坐標(biāo)的形成史[J]. 梅鳳翔,李彥敏,吳惠彬.  動(dòng)力學(xué)與控制學(xué)報(bào). 2017(05)
[2]分析動(dòng)力學(xué)中的基本方程與非完整約束[J]. 劉才山.  北京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2016(04)
[3]帶有未知參數(shù)和有界干擾的移動(dòng)機(jī)器人軌跡跟蹤控制[J]. 陳罡,高婷婷,賈慶偉,周奇才,黃江帥,王薇.  控制理論與應(yīng)用. 2015(04)
[4]廣義坐標(biāo)形式的高斯最小拘束原理及其推廣[J]. 姚文莉,戴葆青.  力學(xué)與實(shí)踐. 2014(06)
[5]含單邊非完整約束飛機(jī)滑跑的建模與仿真方法[J]. 徐梓堯,王琪.  北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2015(05)
[6]基于高斯原理的多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模[J]. 劉延柱.  力學(xué)學(xué)報(bào). 2014(06)
[7]非完整移動(dòng)機(jī)器人的自適應(yīng)滑模軌跡跟蹤控制[J]. 閆茂德,吳青云,賀昱曜.  系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào). 2007(03)
[8]平行雙輪電動(dòng)車的建模與控制仿真[J]. 韓建海,李航,白玉川,李濟(jì)順.  中國(guó)機(jī)械工程. 2005(08)
[9]一類不確定非完整動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的時(shí)變鎮(zhèn)定[J]. 董文杰,霍偉.  自動(dòng)化學(xué)報(bào). 1999(03)
[10]一類不確定非完整動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的魯棒鎮(zhèn)定及其在移動(dòng)機(jī)器人中的應(yīng)用[J]. 王朝立,霍偉.  機(jī)器人. 1998(06)

博士論文
[1]輪式機(jī)器人的移動(dòng)系統(tǒng)建模及基于模型學(xué)習(xí)的跟蹤控制研究[D]. 宋興國(guó).哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[2]非完整輪式移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制[D]. 馬海濤.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2009
[3]輪式移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制[D]. 祝曉才.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2006

碩士論文
[1]三輪移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 王兵.東南大學(xué) 2017
[2]四驅(qū)輪式移動(dòng)機(jī)器人建模與運(yùn)動(dòng)控制研究[D]. 卓穎莉.浙江大學(xué) 2017
[3]關(guān)于非完整動(dòng)力學(xué)的幾個(gè)基本問題[D]. 金波.湖南大學(xué) 2003



本文編號(hào)：2903901