基于动力学的高速轮式机器人漂移运动控制方法研究

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1、万方数据中图分类号：UDC：学校代码：10055密级：公开高蕊犬瀑硕士学位论文基于动力学的高速轮式机器人漂移运动控制方法研究ResearchonDriftContr01MethodforHigh．speedWheeledRobotBasedonDynamicModel南开大学研究生院二O一四年五月万方数据南开大学学位论文原创性声明IIIIIIIIIlllllllllllllllllY2699588本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开

2、发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：赵磊2014年5月22El非公开学位论文标注说明(本页表中填写内容须打印)根据南开大学有关规定，非公开学位论文须经指导教师同意、作者本人申请和相关部门批准方能标注。未经批准的均为公开学位论文，公开学位论文本说明为空白。论文题目申请密级口限制(≤2年)口秘密(≤10年)口机密(≤20年)保密期限20年月日至20年月日审批表编号批准日期20年月日南开大学学位评定委员会办公室盖章(有效)注

3、：限制★2年(可少于2年)：秘密★10年(可少于10年)：机密★20年(可少于20年)万方数据南开大学学位论文使用授权书根据《南开大学关于研究生学位论文收藏和利用管理办法》，我校的博士、硕士学位获得者均须向南开大学提交本人的学位论文纸质本及相应电子版。本人完全了解南开大学有关研究生学位论文收藏和利用的管理规定。南开大学拥有在《著作权法》规定范围内的学位论文使用权，即：(1)学位获得者必须按规定提交学位论文(包括纸质印刷本及电子版)，学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生学位论文，并编入《南开大学博硕士学位论文全文数据库》：(2)为教学和科研目

4、的，学校可以将公开的学位论文作为资料在图书馆等场所提供校内师生阅读，在校园网上提供论文目录检索、文摘以及论文全文浏览、下载等免费信息服务；(3)根据教育部有关规定，南开大学向教育部指定单位提交公开的学位论文；(4)学位论文作者授权学校向中国科技信息研究所及其万方数据电子出版社和中国学术期刊(光盘)电子出版社提交规定范围的学位论文及其电子版并收入相应学位论文数据库，通过其相关网站对外进行信息服务。同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。非公开学位论文，保密期限内不向外提交和提供服务，解密后提交和服务同公开论文。论文电子版提交至校图书馆网站：http：／／

5、202．113．20．161：8001／index．htm。本人承诺：本人的学位论文是在南开大学学习期间创作完成的作品，并已通过论文答辩；提交的学位论文电子版与纸质本论文的内容一致，如因不同造成不良后果由本人自负。本人同意遵守上述规定。本授权书签署一式两份，由研究生院和图书馆留存。作者暨授权人签字：赵矗2014年5月22日南开大学研究生学位论文作者信息论文题目基于动力学的高速轮式机器人漂移运动控制方法研究姓名赵磊学号2120110324答辩日期2014年5月22日论文类别博士口学历硕j洄硕士专业学位口高校教师口同等学力硕士口院／系／所计算机与控制工程

6、学院专业控制理论与控制工程联系电话15022755752Emailzhaoleink@163．gom通信地址(邮编)：天津市南开区卫津路94号南开大学机器人与信息自动化研究所(300071)备注：是否批准为非公开论文否注：本授权书适用我校授予的所有博士、硕士的学位论文。由作者填写(一式两份)签字后交校图书馆，非公开学位论文须附《南开大学研究生申请非公开学位论文审批表》。万方数据摘要能够高速、高机动地行驶是轮式移动机器人研制的主要目标之一。本文针对四轮独立驱动的高速轮式滑动转向移动机器人，围绕机器人高速行驶状态下的动力学模型及漂移控制方法进行研究，主要

7、工作包括以下三个方面：1)针对机器人在高速机动状态尤其是漂移状态下轮胎存在明显滑动并且失去运动学约束的问题，本文建立了适用于正常行驶状态(轮胎无明显滑动)和漂移状态(有纵向或横向的明显滑动，或同时存在)的统一动力学模型。本文首先引述了统一轮胎模型，阐述了如何计算漂移工况下地面对轮胎摩擦力；然后，以统一轮胎模型为基础对移动机器人进行了动力学建模，得到了其动力学方程，并对方程特点进行了分析。2)针对机器人具有强耦合、冗余驱动、非线性等特点，本文以动力学模型为基础，设计了一种面向姿态角及姿态角速度跟踪的漂移运动控制器。首先，为了将动力学模型应用到漂移过程的

8、姿态跟踪控制任务中，对姿态动力学方程进行了近似化处理；然后，借鉴线性滤波降阶方法设计了一种基于动力学的漂移运