本文關(guān)鍵詞：基于輪式移動機(jī)器人的軌跡跟蹤控制

  更多相關(guān)文章： 非完整輪式移動機(jī)器人 軌跡跟蹤 自適應(yīng)控制 滑模變結(jié)構(gòu) 擾動觀測器

【摘要】：近年來隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,機(jī)器人的研究受到越來越多的重視,尤其是輪式移動機(jī)器人。它在各行各業(yè)都得到了廣泛的應(yīng)用,如農(nóng)業(yè),工業(yè),服務(wù)行業(yè),國防事業(yè)等。輪式移動機(jī)器人可以在惡劣條件下工作,完成人類無法完成的繁重任務(wù)。因此,對移動機(jī)器人的研究是具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價值。本文將針對移動機(jī)器人的軌跡跟蹤控制展開研究,解決該類系統(tǒng)的軌跡跟蹤控制問題。利用李雅普諾夫函數(shù),反步技術(shù),滑模變結(jié)構(gòu)技術(shù),自適應(yīng)技術(shù),擾動觀測器技術(shù)分別設(shè)計運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)控制器以及擾動觀測器來解決輪式移動機(jī)器人的軌跡跟蹤問題。主要內(nèi)容分為以下四個方面：(1)研究基于輪式移動機(jī)器人運(yùn)動學(xué)模型的軌跡跟蹤控制問題。根據(jù)運(yùn)動學(xué)模型中的d(質(zhì)心到幾何中心的距離)是否為零設(shè)計控制器。首先對d=0的情況,選取合適的滑模面與李雅普諾夫函數(shù)設(shè)計運(yùn)動學(xué)控制器,以保證閉環(huán)系統(tǒng)是全局漸近穩(wěn)定的；進(jìn)一步給出有限時間控制器,使得軌跡誤差在有限時間內(nèi)收斂到零。再考慮d≠0的情況,選取合適的李雅普諾夫函數(shù)設(shè)計運(yùn)動學(xué)控制器,使得閉環(huán)系統(tǒng)全局漸近穩(wěn)定。通過計算機(jī)仿真驗證了所提算法的有效性。(2)考慮具有擾動的輪式移動機(jī)器人動力學(xué)模型的軌跡跟蹤控制問題。首先針對運(yùn)動學(xué)模型設(shè)計一個使得位姿誤差漸近穩(wěn)定的虛擬速度控制器；其次,選取合適的滑模面與李雅普諾夫函數(shù),設(shè)計滑模變結(jié)構(gòu)力矩控制器和非線性擾動觀測器使得實(shí)際速度與虛擬速度的誤差能夠漸近收斂到零,并實(shí)現(xiàn)擾動的前饋補(bǔ)償。最后,通過仿真驗證所提算法的有效性。(3)針對具有不確定參數(shù)和外部擾動的輪式移動機(jī)器人設(shè)計了一種自適應(yīng)滑�？刂破�。將滑模變結(jié)構(gòu)和李雅普諾夫函數(shù)方法相結(jié)合,給出一種快速終端滑模控制器保證移動機(jī)器人運(yùn)動學(xué)誤差系統(tǒng)漸近收斂。針對具有不確定參數(shù)和外部擾動的移動機(jī)器人動力學(xué)模型,對不確定參數(shù)和擾動進(jìn)行在線估計并給出了一種自適應(yīng)滑�？刂破�,從而保證閉環(huán)系統(tǒng)的全局漸近穩(wěn)定。最后,通過仿真驗證所提算法的有效性。(4)基于擾動觀測器技術(shù)和自適應(yīng)控制技術(shù),研究了含有不確定參數(shù)和外部擾動輪式移動機(jī)器人軌跡跟蹤問題。針對d≠0的移動機(jī)器人運(yùn)動學(xué)模型,給出一種自適應(yīng)虛擬速度控制器實(shí)現(xiàn)位姿誤差的漸近穩(wěn)定和參數(shù)d的在線估計。其次,基于移動機(jī)器人動力學(xué)模型設(shè)計力矩控制器、參數(shù)自適應(yīng)估計和擾動觀測器對集總擾動進(jìn)行估計實(shí)現(xiàn)前饋補(bǔ)償,最終實(shí)現(xiàn)實(shí)際速度和虛擬速度的誤差的漸近收斂。最后,通過Matlab仿真驗證所提算法的有效性。
【關(guān)鍵詞】：非完整輪式移動機(jī)器人 軌跡跟蹤 自適應(yīng)控制 滑模變結(jié)構(gòu) 擾動觀測器
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 研究背景及意義10-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容14-16
• 第二章 基礎(chǔ)知識16-26
• 2.1 非完整輪式移動機(jī)器人的數(shù)學(xué)模型16-20
• 2.1.1 運(yùn)動學(xué)數(shù)學(xué)模型17-18
• 2.1.2 動力學(xué)數(shù)學(xué)模型18-20
• 2.2 滑模變結(jié)構(gòu)控制20-22
• 2.3 自適應(yīng)控制技術(shù)22-24
• 2.4 基于擾動觀測器控制24-25
• 2.5 穩(wěn)定性相關(guān)理論25
• 2.6 小結(jié)25-26
• 第三章 基于機(jī)器人運(yùn)動學(xué)模型的軌跡跟蹤控制26-36
• 3.1 引言26
• 3.2 問題描述26-27
• 3.3 基于運(yùn)動學(xué)模型的控制器設(shè)計27-30
• 3.3.1 質(zhì)心與幾何中心重合27-29
• 3.3.2 質(zhì)心與幾何中心不重合29-30
• 3.4 數(shù)值仿真30-34
• 3.4.1 質(zhì)心與幾何中心重合30-33
• 3.4.2 質(zhì)心與幾何中心不重合33-34
• 3.5 小結(jié)34-36
• 第四章 具有擾動的移動機(jī)器人滑模軌跡跟蹤控制36-46
• 4.1 引言36
• 4.2 問題描述36-37
• 4.3 基于擾動觀測器的滑模變結(jié)構(gòu)控制37-41
• 4.3.1 運(yùn)動學(xué)控制器設(shè)計38-39
• 4.3.2 動力學(xué)控制器設(shè)計39-40
• 4.3.3 擾動觀測器設(shè)計40-41
• 4.4 數(shù)值仿真41-44
• 4.5 小結(jié)44-46
• 第五章 具有未知參數(shù)和擾動的機(jī)器人自適應(yīng)滑模軌跡跟蹤控制46-54
• 5.1 引言46-47
• 5.2 問題描述47
• 5.3 自適應(yīng)滑模控制器設(shè)計47-50
• 5.3.1 運(yùn)動學(xué)控制器設(shè)計47-49
• 5.3.2 動力學(xué)力矩控制器設(shè)計49-50
• 5.4 數(shù)值仿真50-52
• 5.5 小結(jié)52-54
• 第六章 基于擾動觀測器的動力學(xué)模型的自適應(yīng)軌跡跟蹤控制54-64
• 6.1 引言54-55
• 6.2 問題描述55-56
• 6.3 軌跡跟蹤控制方案設(shè)計56-60
• 6.3.1 運(yùn)動學(xué)控制器的設(shè)計57-58
• 6.3.2 動力學(xué)控制器的設(shè)計58-59
• 6.3.3 擾動觀測器設(shè)計59-60
• 6.4 數(shù)值仿真60-63
• 6.5 小結(jié)63-64
• 第七章 總結(jié)與展望64-66
• 7.1 總結(jié)64-65
• 7.2 展望65-66
• 參考文獻(xiàn)66-72
• 致謝72-74
• 攻讀學(xué)位期間完成的論文74

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 楊芳;王朝立;;具有未知視覺參數(shù)的非完整移動機(jī)器人的自適應(yīng)動態(tài)反饋跟蹤控制[J];信息與控制;2012年01期

2 ;Robust adaptive control for a nonholonomic mobile robot with unknown parameters[J];Journal of Control Theory and Applications;2009年02期

3 馬海濤;王永;;輸入飽和約束下的非完整移動機(jī)器人軌跡跟蹤控制[J];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報;2009年05期

4 李世華,田玉平;非完整移動機(jī)器人的有限時間跟蹤控制算法研究[J];控制與決策;2005年07期

5 李世華,田玉平;非完整移動機(jī)器人的軌跡跟蹤控制[J];控制與決策;2002年03期

6 董文杰,霍偉;受非完整約束移動機(jī)器人的跟蹤控制[J];自動化學(xué)報;2000年01期

7 胡劍波,陳新海;反饋線性化系統(tǒng)的非線性預(yù)測滑�？刂芠J];航空學(xué)報;1997年05期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 葉錦華;不確定非完整輪式移動機(jī)器人的運(yùn)動控制研究[D];華南理工大學(xué);2013年

，

本文編號：953904