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1、ISSN100020054清华大学学报(自然科学版)2002年第42卷第9期33ö37CN1122223öNJTsinghuaUniv(Sci&Tech),2002,Vol.42,No.9126121264,1268不确定非完整移动机械手的鲁棒控制董文杰, 徐文立(清华大学自动化系,北京100084)摘 要:为解决一类系统惯性参数不精确知道且受摩擦力这类系统的基座可以移动且受非完整约束,如何有和外界干扰力的不确定非完整移动机械手的跟踪控制问题,效地控制这类系统是非常困难的[1,2],纵观已有文首先通过消去约束反力,将所讨论的控制
2、问题转化成易于解[3～6]献,移动机械手控制问题的研究成果主要集中决的等价控制问题;然后,通过适当的状态变换将系统转化于控制闭环系统的部分状态,没有很好地考虑系统成一种标准型;最后,利用该标准型的特点提出了解决不确的不确定性。但在许多情况下,考虑控制闭环系统的定非完整移动机械手跟踪控制问题的鲁棒控制器。该文所提所有状态是非常必要的。另外,考虑到系统的惯性参出的控制器不但能使闭环系统的状态渐近趋于给定的期望数不精确知道及系统经常受到摩擦力和外界干扰力轨迹,而且具有计算简单的特点。为验证所提出控制律的有效性,对一类特殊的不确定移动机
3、械手进行了数字仿真,仿的影响,本文讨论了不确定移动机械手全部状态的真结果验证了所提出控制律的有效性。跟踪控制问题。为解决该问题,本文首先定义了跟踪关键词:移动机械手;非完整约束;不确定性;鲁棒控制误差,基于所定义的误差和系统的无源性提出了鲁棒控制器。该控制器不仅能使闭环系统的全部状态中图分类号:TP13文献标识码:A文章编号:100020054(2002)0921261204渐近趋于给定的期望轨迹,而且对系统的不确定性具有鲁棒性。Robustcontrolofanuncertain1 问题描述nonholonomicmobile
4、manipulator图1为受非完整约束移动机械手的控制问题,DONGWenjie,XUWenli图中的移动基座是轮式移动机器人,其前两个同轴(DepartmentofAutomation,的轮子可以独立驱动,后一个轮子是从动轮(其导向TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)可自由变动)。基座上的机械手是n自由度常规机械Abstract:Thispaperanalyzestrackingcontrolofanonholonomic[1,5,6]手。简单的推导可知该系统的运动方程为:mobil
5、emanipulatorwithparameteruncertaintyanddisturbances.¨¨õ)õThetrackingcontrolwasfirstreducedtoasimplifiedequivalentM11(q)qÉ+M12(q)qÊ+C11(q,qq+G11(q)+trackingcontrolproblemwhosecanonicalformwasfoundusingaõTF11(q)+D11(t)=J1(qÉ)K+B11(qÉ)SÉ,(1)statetransformation.Arobustco
6、ntrollerwasthendesignedforthetrackingproblemoftheuncertainnonholonomicsystem.The¨¨õ)õM21(q)qÉ+M22(q)qÊ+C21(q,qq+controllerensuresthatthetrackingerrorsasymptoticallyconvergeõtozeroandiseasilyimplemented.SimulationresultswithamobileG21(q)+F21(q)+D21(t)=SÊ,(2)manipulato
7、rshowedtheeffectivenessoftheproposedcontroller.õJ1(qÉ)qÉ=0,(3)Keywords:mobilemanipulator;nonholonomicconstraint;T3uncertainty;robustcontrol其中:qÉ=[x,y,H]∈R是移动基座的广义坐标,(x,y)是基座上P点的坐标,H是基座的姿态角,nTTTn+3qÊ∈R是机械手的广义坐标,q=[qÉ,qÊ]∈R 近年来,受非完整约束移动机械手的控制问题成为研究的热点和难点之一。简单地讲,受非完整约收
8、稿日期:2001202219束移动机械手是把机械手固定在一个受非完整约束基金项目:中国博士后科学研究基金资助项目;轮式移动基座上的机器人。这类系统之所以成为研清华大学“九八五”课题资助项目究的热点是因为其基座可以自由移动使得机械手的作者简介:董文杰(19702)
