本文關鍵詞：四驅(qū)輪式移動機器人運動控制系統(tǒng)研究與設計，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：相比于傳統(tǒng)工業(yè)機器人,輪式移動機器人在運行過程中存在著各種不確定性因素與外界環(huán)境的干擾。因此,基于確定模型的控制律在實際應用中具有較大的局限性,從而會影響整個運動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此研究復雜環(huán)境下輪式移動機器人運動控制器的設計與分析,是現(xiàn)今機器人自動控制領域的熱點問題。本文以四輪驅(qū)動的移動機器人為研究對象,設計了一種基于反步法的魯棒軌跡跟蹤控制律,以改善輪式移動機器人的運動控制精度。本文首先在四驅(qū)輪式移動機器人機理的基礎上,建立了包括運動學模型、動力學模型以及驅(qū)動電機模型的輪式移動機器人數(shù)學模型。然后,針對運行環(huán)境結(jié)構(gòu)已知的輪式移動機器人,在反步法控制原理的基礎上,設計了基于運動學模型的軌跡跟蹤控制律,并通過仿真驗證該控制律的有效性;對于運行環(huán)境復雜的輪式移動機器人,在綜合考慮其數(shù)學模型的前提下,設計了基于反步法的魯棒軌跡跟蹤控制律,并在MATLAB中與常規(guī)PID控制進行了仿真比較,仿真結(jié)果驗證了所設計的控制律具有較好的精確性和穩(wěn)定性。在上述研究的基礎上,對四驅(qū)輪式移動機器人進行研究設計,主要包括機器人的機械構(gòu)架、控制系統(tǒng)、硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。最后,通過對系統(tǒng)的測試,驗證了所設計運動控制系統(tǒng)的有效性。
【關鍵詞】：移動機器人 運動控制 反步法 魯棒控制
【學位授予單位】：上海電機學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 輪式移動機器人的研究現(xiàn)狀11-18
• 1.2.1 輪式移動機器人的研究內(nèi)容11-15
• 1.2.2 國內(nèi)外輪式移動機器人的研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.3 輪式移動機器人運動控制的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3 研究內(nèi)容及章節(jié)安排18-20
• 第二章 輪式移動機器人的數(shù)學模型20-29
• 2.1 運動學模型20-25
• 2.1.1 直線運動23-24
• 2.1.2 原地自旋轉(zhuǎn)運動24
• 2.1.3 圓弧運動24-25
• 2.2 動力學模型25-26
• 2.3 驅(qū)動電機模型26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-29
• 第三章 四驅(qū)輪式移動機器人運動控制策略及其優(yōu)化29-44
• 3.1 基于運動學模型的軌跡跟蹤控制29-34
• 3.1.1 反步法控制29-32
• 3.1.2 軌跡跟蹤控制律設計32-34
• 3.2 基于運動學模型軌跡跟蹤控制律的仿真與分析34-36
• 3.2.1 直線軌跡跟蹤34-35
• 3.2.2 圓形軌跡跟蹤35-36
• 3.3 基于反步法軌跡跟蹤控制策略優(yōu)化36-40
• 3.3.1 魯棒控制36-37
• 3.3.2 基于反步法的魯棒軌跡跟蹤控制設計37-40
• 3.4 基于反步法的魯棒軌跡跟蹤控制仿真結(jié)果與分析40-43
• 3.5 本章小結(jié)43-44
• 第四章 四驅(qū)輪式移動機器人運動控制系統(tǒng)設計44-60
• 4.1 四驅(qū)WMR機械構(gòu)架44-45
• 4.2 四驅(qū)WMR運動控制系統(tǒng)的總體方案45-48
• 4.3 四驅(qū)WMR運動控制系統(tǒng)硬件設計與實現(xiàn)48-54
• 4.3.1 主控制器模塊48-49
• 4.3.2 驅(qū)動執(zhí)行模塊49-51
• 4.3.3 傳感器模塊51-53
• 4.3.4 人機交互與電源模塊53-54
• 4.4 四驅(qū)WMR運動控制系統(tǒng)軟件設計總體方案54-55
• 4.5 軟件設計各模塊的實現(xiàn)55-59
• 4.5.1 運動控制策略及人機交互模塊55-57
• 4.5.2 控制信號傳輸及超聲波傳感器模塊57-58
• 4.5.3 CAN總線通信模塊58-59
• 4.6 本章小結(jié)59-60
• 第五章 系統(tǒng)測試結(jié)果與分析60-69
• 5.1 伺服驅(qū)動器的電機閉環(huán)測試60-61
• 5.2 整機簡單運動測試61-67
• 5.3 軌跡跟蹤實例67
• 5.4 本章小結(jié)67-69
• 第六章 總結(jié)與展望69-71
• 參考文獻71-75
• 致謝75-76
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果76

【參考文獻】

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本文編號：351838