非完整移动机器人轨迹跟踪自适应控制器设计.pdf

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1、104传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2011年第3O卷第5期非完整移动机器人轨迹跟踪自适应控制器设计李会来，李小民，陈静华(军械工程学院光学与电子工程系，河北石家庄050003)摘要：针对轮式移动机器人的非完整运动学模型，将自适应反演控制技术和李亚普诺夫稳定性理论应用于机器人轨迹跟踪控制，设计了具有全局渐近稳定性的自适应轨迹跟踪控制器，并在Matlab环境下实现了移动机器人对直线和椭圆2种轨迹追踪的仿真实验。实验表明：该控制方法在轨迹跟踪控制中有较好的航向跟踪效果，对机器人非完整系统模型的非线性特性表现出

2、良好的有效性和自适应性。关键词：移动机器人；非完整系统；自适应控制；反演中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1000-9787(2011)05-0104-03Design0fadaptivetrajectorytrackingcontrollerforn0nn10l"l0n0ml●Cm01Dl●i●ero1DotsLIHui—lai，LIXiao—min，CHENJing—hua(DepartmentofOpticsandElectronicsEngineering，OrdnanceEngineeringCollege，Shijiazhuang05000

3、3，China)Abstract：Todealwiththemodelofnonholonomickinematicsformobilerobots，adaptivebacksteppingcontrolandLyapunov’SstabilitytheoryareappliedtOtherobottrajectorytrackingcontrol，anadaptivetrajectorytrackingcontrollerwithglobalasymptoticstabilityaredesigned．Thesimulationexperimentoftrack

4、inglinearandellipticaltrajectoryundertheproposedcontrollerformobilerobotisperformedunderMatlabenvironment．Theresultshowsthatthiscontrolmethodhasbetternavigationaltrackingeffectaswellasgoodeffectivenessandwelladaptabilitytothenonlinearcharacteristicofnonholonomicsystemmodelofmobilerobo

5、ts．Keywords：mobilerobot；nonholonomicsysterm；adaptivecontrol；backstepping0引言两驱动后轮角速度为控制输入的移动机器人轨迹跟踪问在轮式机器人运动控制理论中，一般假设车轮与地面题，构造了具有全局渐近稳定的自适应轨迹跟踪控制器，实为点接触，并且，接触点处只有纯滚动而不发生相对滑动现对预定轨迹的全局渐近跟踪，并在Maflab环境下验证了(包括侧向和纵向滑动)。这种理想的约束本质上是一种其有效性和正确性。非完整约束，使得理想约束条件下的轮式机器人成为非完1移动机器人跟踪问题模型整系统的典型实例J。由于机

6、器人非完整特性，机器人图l为机器人移动模型，机器人在二维空间运动其不满足Brockett的光滑镇定条件，非完整系统不存在将系状态由两驱动轮的中点在坐标系的位置与方位角来标示。统镇定到非奇异位形的光滑时不变静态状态反馈控制律。R为车轮直径，两轮之间距离为26。点P(k)代表机器人的这样，非完整系统镇定控制律的可能形式受到了本质的约当前位置，P(k)在广义坐标中定义为[％(k)，y。(k)，束，经典线性系统理论中许多成熟结果无法直接应用于非(k)]，(k)和()为直角坐标系下P(k)的坐标，()完整系统的镇定控制，必须寻找新的方法来解决这个问题。为机器人的方位角，即前

7、进方向和轴正方向的夹角。移反演(Backstepping)控制是一种成熟的鲁棒控制方法，动机器人受不完全约束的影响而只能在驱动轮轴的方向运其算法简单，抗干扰性能好，系统响应速度快，在非完整系动，点P(k)的线速度和角速度定义为(k)和∞(k)。统控制中得到广泛应用J。本文针对含有未知参数的非完整移动机器人运动学模型，基于Backstepping时变状态当不考虑车轮的滑动时，双后轮差速驱动移动机器人反馈方法和Lyapunov理论提出了轨迹跟踪控制器，讨论了的运动学方程如式(1)所示收稿日期：2010-09-04／，，．．．。．．．。．．y．第5期李会来，等：非完整移

8、动机器人轨