三輪移動機(jī)器人運(yùn)動控制系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、輪式移動機(jī)器人由于其良好的運(yùn)動性能，應(yīng)用場景越來越廣泛，因為其本身具有非完整性約束的性質(zhì)，所以其運(yùn)動控制研究有一定挑戰(zhàn)性，尤其在在復(fù)雜環(huán)境中容易受到很多不確定性因素的影響。因此對移動機(jī)器人系統(tǒng)及其運(yùn)動控制系統(tǒng)的研究具有重要意義。
　　本文研究的對象是基于差速驅(qū)動的三輪移動機(jī)器人，研究的主要內(nèi)容是:系統(tǒng)模型和軌跡跟蹤運(yùn)動控制。因為準(zhǔn)確的模型是系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)，而軌跡跟蹤運(yùn)動機(jī)器人運(yùn)動中是最重要的部分之一，也是其他復(fù)雜運(yùn)動的基礎(chǔ)。論文的

2、主要的研究內(nèi)容為以下四個方面:
　　(1)對三輪移動機(jī)器人系統(tǒng)的模型進(jìn)行了深入的探索和研究。首先分析系統(tǒng)運(yùn)動學(xué)結(jié)構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上建立了系統(tǒng)運(yùn)動學(xué)模型。隨后，深入剖析了系統(tǒng)動力學(xué)結(jié)構(gòu)，將系統(tǒng)的各個動力學(xué)參數(shù)進(jìn)行重新整合計算，最后建立了以左右驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速為輸入的系統(tǒng)動力學(xué)模型，并通過最小二乘法對系統(tǒng)動力學(xué)模型參數(shù)進(jìn)行了辨識。
　　(2)針對系統(tǒng)運(yùn)動學(xué)模型，對系統(tǒng)的軌跡跟蹤運(yùn)動控制進(jìn)行了研究。分別基于李雅普諾夫函數(shù)，滑模變結(jié)構(gòu)控制

3、和自適應(yīng)控制思想，對系統(tǒng)設(shè)計了三種運(yùn)動學(xué)控制器，進(jìn)行了系統(tǒng)仿真證明其控制的有效性，并比較了噪聲環(huán)境下的控制效果。
　　(3)將系統(tǒng)動力學(xué)模型分為運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)兩部分，首先基于李雅普諾夫函數(shù)和逆運(yùn)動學(xué)思想針對運(yùn)動學(xué)部分設(shè)計了兩種控制器。之后，在動力學(xué)部分利用逆運(yùn)動學(xué)思想，自適應(yīng)控制思想以及σ修正法設(shè)計了參數(shù)自適應(yīng)的動力學(xué)控制器。最后將兩個部分的運(yùn)動控制器進(jìn)行級聯(lián)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)軌跡跟蹤的控制，由系統(tǒng)仿真證明其控制的有效性，并比較了噪聲環(huán)境

4、下的控制效果。
　　(4)首先針對系統(tǒng)空載和有負(fù)載的情況進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)辨識，之后在這兩種情況下進(jìn)行直線和圓形軌跡跟蹤實(shí)驗。為了進(jìn)一步驗證動力學(xué)控制器的有效性，通過仿真比較直線和曲線組合的復(fù)合路徑下的軌跡跟蹤控制，發(fā)現(xiàn)自適應(yīng)動力學(xué)運(yùn)動控制器的控制效果遠(yuǎn)比的自適應(yīng)運(yùn)動學(xué)滑?？刂破鞲佑行б哺臃€(wěn)定。最后，對空載和有負(fù)載的機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)合軌跡跟蹤實(shí)驗。所有的相關(guān)實(shí)驗結(jié)果都實(shí)際驗證系統(tǒng)動力學(xué)軌跡跟蹤運(yùn)動控制器的有效性，同時證明系統(tǒng)模型建立