基于终端滑模的轮式机器人模糊自适应路径跟踪控制

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1、万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得云洼王些太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：黾谬移签字日期；y万年乡月缮日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解云叠王些太堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权云洼王些太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家

2、有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：飞隰◇签字日期：砌7j年；,El，多日⋯名：、、磊勾巳签字日期：‘砌j年弓月彩日万方数据学位论文的主要创新点IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIlY2757037一、考虑实际工作当中移动机器人带有负载时，移动机器人的质心位置将会发生改变，质心可能处在车体的任意位置。对此本文提出了更加符合实际情况的质心位置未知移动机器人数学模型。二、本文为轮式移动机器人系统设计了基于快速终端滑模控制的模糊自适应路径跟踪控制方法。利用模糊逻辑系统逼近机器人系统中的未知函数，设计鲁棒控制器来对逼近误差进行补偿，同时

3、保证了跟踪误差在有限时间内收敛到原点的小邻域内。三、为解决系统控制方向未知的问题，本文将Nussbam—tpye函数技巧引入到对鲁棒控制项设计中，利用鲁棒控制项补偿逼近误差。万方数据摘要本文首先介绍了非完整系统与非完整机器人的基本概念和数学基础；针对以往质心位置己知且处于几何中心的轮式移动机器人模型，提出了更加符合机器人实际运行情况的质心位置未知的轮式移动机器人数学模型，并推导了其运动学模型方程。然后，对质心位置未知的移动机器人系统设计了基于快速终端滑模的模糊自适应路径跟踪控制方法。该方法采用模糊逻辑系统逼近控制器中的未知函数，基于李亚普诺夫稳定性分析方法为未知参数设计自适应律，并提出了对控

4、制方向的假设来设计鲁棒控制器补偿逼近误差。证明了该方法不但可以保证闭环系统中的所有信号有界，而且可使跟踪误差在有限时间内收敛到原点的小邻域内。仿真结果验证了本文方法的有效性。接下来，对控制方向未知的移动机器人系统提出了基于快速终端滑模的模糊自适应路径跟踪控制方法。采用模糊系统逼近控制器中的未知函数，设计鲁棒控制器来补偿逼近误差，并把Nussbaum-type函数融入鲁棒控制器来估计未知控制方向，解决因系统控制方向未知造成鲁棒控制项难以设计的问题；证明了该方法不但可以保证闭环系统中的所有信号有界，而且可使跟踪误差在有限时间内收敛到原点的小邻域内。仿真结果验证了本文方法的有效性。最后，基于轮式移

5、动机器人实验平台，利用COM技术将设计的控制器仿真程序转换为COM组件，在VC++环境中编写轮式移动机器人路径跟踪控制程序，通过编码器得到机器人位姿信息，在路径跟踪控制程序作用下使机器人跟踪期望路径。同时编写机器人实时路径监控程序，在机器人上位机中显示机器人运行路径、监控路径跟踪效果，将控制算法在实验平台中实现应用。关键词：轮式移动机器人路径跟踪控制快速终端滑模自适应模糊控制未知控制方向万方数据ABSTRACTFirstly,thispaperintroducesthebasicconceptandmathemaficMfoundationofnonholonomicsystemandnon

6、holonomicrobot,andputsforwardthemathematicalmodelofwheeledmobilerobotswitlluncertainpositionofcentroid．whichismoresuitableforrealsituationthanthepreviousmodelwimknownpositionofcentroid．anditsequationofkinematicsmodelisdeduced．Then，Afuzzyadaptivepathtrackingcontrolschemeispresentedforamobilerobotwit

7、huncertainpositionofcentroidbasedonfastterminalslidingmode(FTSM)．Thefuzzysystemisusedtoapproximatetheunknownfunctionofcontroller,andunknownparametersareadjustedbyusingLyapunovstabilityanalysis．Therobustcont