隨著人類對未知領域的探索活動日益頻繁,非完整約束移動機器人發(fā)揮著越來越大的作用。但由于機器人很多參數(shù)存在不確定性,而且在運動過程中,會受到外界環(huán)境施加的各種干擾,所以機器人的軌跡跟蹤控制會遇到各種各樣的困難。本文以一種非完整約束移動機器人為研究對象,探索不確定環(huán)境下的軌跡跟蹤問題,主要內容如下:根據(jù)輪-地剪切作用機理建立了電機扭矩與非完整約束移動機器人運動加速度之間的關系,并且考慮了滾動阻礙系數(shù)及地面轉向阻礙力矩外加各種未知的干擾,建立了移動機器人的非完整約束動力學模型。針對帶有不確定干擾的非完整約束移動機器人動力學模型,建立了魯棒H-infinite控制器,得到了滿足跟蹤誤差系統(tǒng)穩(wěn)定性關系的Riccati方程。然后基于Lyapunov方法獲得了系統(tǒng)的穩(wěn)定性條件,并使系統(tǒng)滿足一定的性能指標。仿真結果驗證了位移跟蹤誤差和速度跟蹤誤差都滿足指定的性能指標,設計方法有效。在此基礎上,考慮了外界干擾的變化率并利用其二階導數(shù)設計了觀測器;并根據(jù)非脆弱控制方法設計了一種新穎的具有增益自動調節(jié)功能的控制器。運用Lyapunov方法驗證了跟蹤誤差系統(tǒng)的穩(wěn)定性,使跟蹤誤差收斂到原點的一個小鄰域。建立了跟... 

【文章來源】：沈陽工業(yè)大學遼寧省

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

輪式移動機器人Fig.1.1Wheelmobilerobot

1第1章緒論1.1研究的背景和意義人類對未知領域的探索活動日益頻繁，從深海到外太空，到處都留下了人造儀器探索的痕跡。而在野外惡劣環(huán)境中，有很多情況是不適合人類直接開展活動的，比如有的環(huán)境有有害氣體，有的環(huán)境壓強過大等等。在這種情況下移動機器人的作用就顯現(xiàn)了出來，移動機器人是人類手腳的延伸，它可以完成偵查，搜救，監(jiān)測，導引等很多人類無法直接完成的任務，還可以完成運輸貨物，清掃，問詢指引等任務，為人類減輕工作負擔。移動機器人是一個復雜的綜合體，涵蓋了計算機、自動化、電子信息等許多學科。是當今發(fā)展非�；钴S的研究領域。機器人的出現(xiàn)體現(xiàn)了人類從古至今對開拓進娶對夢想的不懈追求。追溯古代，各個國家各個地域的人們創(chuàng)造了各種各樣的自動化設備(初級機器人)，如中國諸葛亮制造的木牛流馬、歐洲達芬奇留下手稿的自動滑翔飛機等，無不體現(xiàn)著人類的智慧。著眼當下，從巨大的港口無人自動龍門吊到微小的生物機器人正在各個領域發(fā)揮著不可替代的作用，人類改造世界的能力得到了巨大地發(fā)揮。機器人反過來也極大地推動了全球經濟的迅速發(fā)展。移動機器人的種類特別多。按機器人的工作地點區(qū)分，有太空機器人，空中機器人，陸地機器人，海洋機器人。不同工作地點的機器人有不同的行走機構，陸地機器人按行走機構區(qū)分，有輪式，腿式，履帶式，輪腿結合式等等。腿式行走機構自由度高，但機械結構復雜，不利于大規(guī)模生產和維修。履帶式機構地形適應性好，但效率低，非常耗能。輪子是移動機器人中使用最廣泛的行走機構，運動效率高，機構不復雜，便于大規(guī)模生產和維修。圖1.1輪式移動機器人圖1.2輪腿結合式移動機器人Fig.1.1WheelmobilerobotFig.1.2Wheel-legcombinedmobilerobot

2圖1.3腿式移動機器人圖1.4履帶式移動機器人Fig.1.3LegmobilerobotFig.1.4Crawlermobilerobot輪式陸地機器人可分為完整約束和非完整約束兩類。完整約束就是可以通過積分將對機器人運動速度的約束轉化為機器人位置約束，即機器人可以在不改變姿態(tài)角的情況下向任意方向運動，而非完整約束就是不能通過積分將速度約束轉化為位置約束，即非完整約束機器人在不改變姿態(tài)角的情況下不能側向移動。完整約束機器人是安裝了全向輪，輪子上布滿了小滾子，運動方向特別靈活，特別適用于室內等狹小空間承擔工作任務。非完整約束機器人的輪子就是普通的輪子。有的輪軸上安裝有轉向機構，通過調整輪子與機器人本體的角度實現(xiàn)機器人轉向。有的輪軸上沒有轉向機構，通過調節(jié)兩側輪子的轉速實現(xiàn)轉向，這類機器人也叫差速轉向機器人、滑動轉向機器人。這類機器人需滿足以下非完整約束方程：圖1.5非完整約束示意圖Fig.1.5Nonholonomicconstraintschematicdiagram從圖1.5中可以看出，非完整約束是對機器人運動方向的約束，即非完整約束機器人行進時，在任一瞬間，機器人質心沿本體坐標系Y軸向的速度為0。即機器人非完整約束方程如下：VxsinVycos（1.1）

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]不確定機器人自適應魯棒迭代學習控制研究[J]. 王泰華,賈玉婷.  軟件導刊. 2018(03)
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博士論文
[1]非完整輪式移動機器人魯棒軌跡跟蹤控制研究[D]. 郭一軍.浙江工業(yè)大學 2019
[2]水下機器人建模與魯棒控制研究[D]. 楊睿.中國海洋大學 2015
[3]非線性系統(tǒng)控制的魯棒與自適應設計方法[D]. 柳向斌.浙江大學 2009
[4]船舶及潛艇操縱中的魯棒控制研究[D]. 王先洲.華中科技大學 2006
[5]不確定性機器人軌跡跟蹤魯棒控制方法研究[D]. 王洪斌.燕山大學 2006

碩士論文
[1]具有不確定干擾的輪式移動機器人跟蹤控制[D]. 劉佳斌.沈陽工業(yè)大學 2019
[2]非完整輪式移動機器人軌跡跟蹤控制研究[D]. 謝咚咚.長春工業(yè)大學 2019
[3]坐墊服務機器人跟蹤控制方法研究[D]. 張建依辰.沈陽工業(yè)大學 2018
[4]非完整約束移動機器人的智能跟蹤控制方法研究[D]. 卞英楠.鄭州大學 2017
[5]基于解耦和H∞魯棒的非完整移動機器人軌跡跟蹤控制研究[D]. 姜玉乾.南京航空航天大學 2005
[6]基于LMI移動機器人魯棒控制研究[D]. 姜勇.沈陽工業(yè)大學 2004
[7]基于LMI的移動機器人魯棒控制研究[D]. 趙平.沈陽工業(yè)大學 2003



本文編號：3110269