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1、学校代码:10286分类号:TP242密级:公开UDC:621.3学号:151445轮式移动机器人的自适应轨迹跟踪控制研究生姓名:朱晨导师姓名:翟军勇教授申请学位类别工程硕士学位授予单位东南大学一级学科名称控制科学与工程论文答辩日期2018年5月2日二级学科名称控制工程学位授予日期年月日答辩委员会主席评阅人2018年6月8日硕硕士学位论文硕士学位论文轮式移动机器人的自适应轨迹跟踪控制专业名称:控制工程研究生姓名:朱晨导师姓名:翟军勇教授本论文获国家自然科学基金项目(61473082)、江苏高校“青蓝工程”资助。ADAPTIVETRAJ
2、ECTORYTRACKINGCONTROLOFWHEELEDMOBILEROBOTAThesissubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYzhuchenSupervisedby:Prof.JunyongZhaiSchoolofAutomationSoutheastUniversityJune8,2018东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研宂工作及取得的研究成,论文中不包含其他人己经发
3、表果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外证书而使用或撰写过的研宂成果,也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或过的材料一了明确的说。与我同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均己在论文中作明并表示了谢意。日期::-研宄生签名-4^东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研宄所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的、。本人电子文档的复印件和电子文档,可以采用影印缩印或其他复制手段保存论文一,,内容和纸质论文的内容相致。除在保密期内的保密论文外允许论文被査阅和借阅。论文的公
4、布(包括刊登)授权东南大学可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容研宄生院办理。::日期研宄生签名:_导师签名外I__專,多I摘要随着计算机、微电子、传感器、自动控制等技术的不断发展,机器人作为一种新型生产工具已经被广泛地应用于生产生活各领域中,机器人技术也已经被作为一个国家的科研实力和工业水平的衡量标志。本文针对非完整轮式移动机器人系统建模的不确定性和外部干扰,结合反步法、自适应控制技术、滑模变结构、低通滤波器、李雅普诺夫稳定性理论等研究移动机器人轨迹跟踪问题。主要内容分为以下四个方面:(1)研究基于轮式移动机器
5、人运动学模型的轨迹跟踪控制问题。首先基于有限时间控制理设计移动机器人角速度的全局有限时间控制律。然后,通过滑模控制设计线速度的有限时间控制器。利用级联控制理论,对整个闭环系统的稳定性进行了证明。最后,通过计算机仿真验证所提算法的有效性。(2)研究轮式移动机器人的自适应轨迹跟踪控制问题。针对机器人运动中轮胎半径和车轮间距的参数不确定问题,设计了自适应轨迹跟踪控制器。同时在Lyapunov稳定性框架下证明跟踪误差系统的渐近稳定性。最后,通过计算机仿真验证所提算法的有效性。(3)研究轮式移动机器人在未知干扰下的自适应滑模轨迹跟踪控制问题。首
6、先基于机器人运动学模型设计虚拟速度控制器,然后考虑在外界未知干扰和系统参数未知情形下,结合自适应技术和滑模控制设计动力学控制器,从而使移动机器人实际速度能够跟踪到虚拟速度。仿真结果表明,该控制器能够使得系统快速跟踪上给定参考轨迹,且对于外界干扰具有较强的鲁棒性。(4)研究轮式移动机器人基于低通滤波器的自适应轨迹跟踪控制问题。首先基于机器人运动学模型设计虚拟速度控制器,然后考虑外界未知干扰和系统参数变化,在动力学层面通过低通滤波器引入新的控制量来代替c和!c,从而避免速度求导计算的复杂性,再结合自适应技术设计轨迹跟踪控制器,实现移动机
7、器人实际速度与引入滤波器后虚拟速度误差的渐近收敛。最后,通过计算机仿真验证所提算法的有效性。关键䇽:非完整移动机器人,轨迹跟踪,自适应技术,滑模变结构IIIAbstractWiththecontinuousdevelopmentofcomputer,microelectronics,sensors,automaticcontrolandothertechnologies,robothasbeenwidelyusedinvariousfieldsofproductionandlifeasanewtypeofproductiontools.
8、Robottechnologyhasalsobeenusedasameasureofacountry’sscientificresearchstrengthandindustriallevel.Inthispaper,th
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