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1、西安科技大学硕士学位论文煤矿救援机器人轨迹跟踪研究姓名：张译中请学位级别：硕士专业：机械制造及其口动化指导教师：魏娟2011论文题目：煤矿救援机器人轨迹跟踪研究专业：机械制造及其自动化硕士生：张译（签名）指导教师：魏娟（签名）煤矿救援机器人一般工作在动态、未知的复杂坏境中，应该具有完全自主性甚至高度智能性，不需要或较少的人为干预就可以完成任务。论文主要研究履带式煤矿救援机器人的轨迹跟踪问题，使移动机器人在不同的外界坏境变量中，均可以在一定的误差允许范围之内有效跟踪规划的轨迹。论文根据探测机器人结构建立了差速驱动履带式煤矿救援机器人运动学模型，首
2、先应用反步法轨迹跟踪思想，设计出一个反步法轨迹跟踪控制器，并从理论上证明该控制器可以达到全局渐近稳定。然后，论文应用滑模变结构控制方法，设计出含有一个切换函数的滑模变结构轨迹跟踪控制器A和含有两个切换函数的滑模变结构轨迹跟踪控制器B,并通过Lyapunov主稳定理阐述了它们均具有全局渐近稳定性。应用MATLAB软件对以上三个轨迹跟踪控制器进行仿真分析，仿真的轨迹冇直线、圆和任意曲线，仿真结果证明，这三个控制器均可达到全局渐近稳定。在此基础上，针对反步法轨迹跟踪控制器在MATLAB环境下的仿真结果，分析参数对各个误并分量的影响，并总结出其取值规律
3、。最后，木文对这三个控制器的轨迹跟踪效果进行了总结和比较，得出结论：反步法轨迹跟踪控制器的轨迹跟踪效果最佳，滑模变结构轨迹跟踪控制器B次Z,滑模变结构轨迹跟踪控制器A最不稳定。关键词：履带式煤矿救援机器人；轨迹跟踪；反步法；滑模法；全局渐近稳定性研究类型：应用基础研究Subject:TrajectoryTrackingforMineRescueRobotSpecialty:MechanicalManufactureandAutomationName:YiZhang(Signature)Instructor:JuanWei(Signature)A
4、BSTRACTUsually,Minerescuerobotsworkindynamic,complexandunknownenvironments,anditshouldhavefullautonomyorevenahighdegreeofintelligence,withoutanyhumaninterventiontocompleteavarietyofadvancedtasks.Thispapermainlystudiestrajectorytrackingproblemofthetrackedminerescuerobot.Thepa
5、per'sdestinationisthat,indifferentvariablesoftheexternalenvironment,mobilerobotscaneffectivelytrackadesiredtrajectoryinacertainrangeoferrorallowed.Accordingtoexplorationrobotstructure,thepaperestablishesakinematicmodelforthedifferentialdrivetrackedminerescuerobot.Firstly,aba
6、cksteppingtrackingcontrollerisdesignedbythethoughtofbacksteppingmethod.Toverifythestabilityofthecontroller,theglobalasymptoticstabilityisprovedintheory.Then,usingtheideaofslidingmodevariablestructurecontrol,twocontrollersaredesigned,oneisslidingmodetrajectorytrackingcontroll
7、erA,theotherisslidingmodetrajectorytrackingcontrollerB(ControllerAjusthasoneswitchingfunction,andBhavetwo).Theglobalasymptoticstabilityofthetwo'sisprovedbyaLyapunovTheorem.ThethreetrajectorytrackingcontrollersaresimulatedintheMATLABsimulationenvironment.Trajectoriessimulated
8、areastraightline,acircleandanarbitrarycurve.Thesimulationresultsprovethatgl
