三輪移動機器人運動控制系統(tǒng)研究與實現(xiàn).pdf

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

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

3、和自適應控制思想，對系統(tǒng)設計了三種運動學控制器，進行了系統(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)動力學模型分為運動學和動力學兩部分，首先基于李雅普諾夫函數(shù)和逆運動學思想針對運動學部分設計了兩種控制器。之后，在動力學部分利用逆運動學思想，自適應控制思想以及σ修正法設計了參數(shù)自適應的動力學控制器。最后將兩個部分的運動控制器進行級聯(lián)，實現(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)空載和有負載的情況進行系統(tǒng)參數(shù)辨識，之后在這兩種情況下進行直線和圓形軌跡跟蹤實驗。為了進一步驗證動力學控制器的有效性，通過仿真比較直線和曲線組合的復合路徑下的軌跡跟蹤控制，發(fā)現(xiàn)自適應動力學運動控制器的控制效果遠比的自適應運動學滑?？刂破鞲佑行б哺臃€(wěn)定。最后，對空載和有負載的機器人系統(tǒng)進行復合軌跡跟蹤實驗。所有的相關實驗結果都實際驗證系統(tǒng)動力學軌跡跟蹤運動控制器的有效性，同時證明系統(tǒng)模型建立