非完整移动机器人系统的操舵原理与轨迹跟踪控制的研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文非完整移动机器人系统的操舵原理与轨迹跟踪控制的研究姓名：左克群申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：谭跃钢2003.5.1武汉理工大学硕士学位论文摘要非完整系统是指具有用微分方程表示的约束，且这微分方程不可积分的机械系统。这类机械系统的特性是可用比独立的坐标数目少的控制驱动器对其运动和位形进行控制操作，这也使得非完整系统日益被重视。本文依据现有的非完整理论和非线性控制的原理，提出了一种新型的非完整拖车，它可以作为～种新型的运输工具。同时充分利用非完整系统具有输入空间的维数比可控制的位形空

2、间小这一特殊属性，仅用两个输入：牵引车速度和转向角，来控制拖车系统的运动。建立运动学模型后，通过对不同操舵系数下的轨迹跟踪仿真图分析，得到了最佳的操舵系数，根据这个系数我们设计了操舵机构，结合三点式的操舵模型对探舵原理进行了说明。结果表明了这种附有操舵角的非完整拖车结构简单、有很好的轨迹跟踪性、能很好地澡舵整个系统。由于基于非完整约束的机器人系统是一个高度复杂、高度非线性、高度耦合的系统，本文采用TSM(TerminalSlidingMode)技术进行了运动轨迹的跟踪控制仿真分析，结果表明可以较好地将拖车系统在一定时间

3、内从初始位置控制到目标轨迹。关键词t韭壶整丕统攮魅扭翅鲢益避蹬蝰剑武汉理工大学硕士学位论文ABSTRACTThenonholonomiCsystem。constraintSofwhicharepresentedbythedifferentialeguations，iSdefiendthemechanicalsystemwheredifferentialeguationsarenOtintegraltThecharacterofthenonh010nomiCsystemiSthatthesystemiScontrol1a

4、blewhenthedimensionofinputspaceiS1essthanofconfigurationspace．Sowepayattentiontoitdaybyday．Accordingtothespecialcharacterofnonholonomicsystemandthenonlinearcontrolprinciple，weprovidethenewnonholonomictrailersandapplyitintomeansoftransport．FullyutiliZingthecharac

5、terofthenonholonomiCsystem，wecontrolthemovementofthetrailerswithtwoinputs—thevelocityandAngularspeedofthetractor．Afterestablishingthekinematicsmodel．wegettheoptimalsteeringgainbyanalyzingthefiguresofpathfollowingwithdifferentsteeringgain．Accordingtothesteeringga

6、in．wedesignthesteeringmechanism．Combiningthethreepointmodel，weintroducethesteeringtheoryparticularly．TheresultshowsthatthestructureofthenonholonomictrailersattachedsteeringmechaniSmiSSimple，andthesystemiscontrollable．Consideringthattherobotsystem，whereconstraint

7、sarenonholonomic，ishighlycomplicated，highlynon一1inearandhighsystemofcoupling．Thetechnicolof删(TerminaISlidingMode)iSappliedtomakethecontrolofpathfollowing．Theresultofthesimulationwhichuse劂showsformtheinitialconfigurationtoKeywords：nonholonomicsystemtrajectorytrac

8、kingthatwecancontrolthetrai1ersdesiredtrackWithinregularhourIIsteeringmechanismchainedformfollowingcontr01武汉理工大学硕士学位论文第一章§1一I绪论课题来源课题来源于中国科学院沈阳自动化研究所机器人学重点实验室基金(RL200