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文檔簡介
1、非完整約束廣泛存在于輪式機(jī)器人、多指機(jī)械手、空間機(jī)器人等系統(tǒng)中。由于非完整約束的存在,以及系統(tǒng)本質(zhì)非線性,解決這類系統(tǒng)的控制問題很有挑戰(zhàn)性,因此,研究非完整系統(tǒng)的控制問題具有重要的理論價(jià)值和實(shí)際意義。 輪式移動機(jī)器人是一類典型的非完整系統(tǒng),其運(yùn)動控制問題一般可分為三類:路徑跟蹤控制、軌跡跟蹤控制、點(diǎn)鎮(zhèn)定。本文深入研究了輪式移動機(jī)器人的軌跡跟蹤控制和點(diǎn)鎮(zhèn)定的相關(guān)問題。 在實(shí)際應(yīng)用中,為了保證移動機(jī)器人運(yùn)行的平穩(wěn)性,會限制機(jī)
2、器人控制速度的大小。本文第三章以移動機(jī)器人的運(yùn)動學(xué)模型為對象,在控制輸入飽和的約束條件下,設(shè)計(jì)了兩種不同的全局軌跡跟蹤控制器。首先,采用Backstepping思想,設(shè)計(jì)了非連續(xù)軌跡跟蹤控制器,證明了跟蹤誤差全局一致漸近趨于零;然后,通過選取合適的李雅普諾夫函數(shù),采用李雅普諾夫直接法設(shè)計(jì)了連續(xù)時(shí)變軌跡跟蹤控制器,并且證明了閉環(huán)系統(tǒng)全局一致漸近穩(wěn)定,設(shè)計(jì)的兩種控制器都具有良好的跟蹤效果,并且都滿足給出的輸入飽和約束條件;最后通過仿真示例分
3、析了控制器參數(shù)對跟蹤性能的影響。 進(jìn)一步,移動機(jī)器人的動力學(xué)特性會影響實(shí)際系統(tǒng)的跟蹤效果,而且移動機(jī)器人的負(fù)載變化等因素會引起物理參數(shù)的變化,同時(shí)系統(tǒng)也會受到外部干擾,使移動機(jī)器人具有不確定性。本文第四章引入了移動機(jī)器人的動力學(xué)模型,研究了系統(tǒng)在參數(shù)不確定和外部干擾的情況下的軌跡跟蹤控制問題。首先,考慮系統(tǒng)具有參數(shù)不確定,利用輸入—輸出反饋線性化技術(shù)得到具有非線性不確定項(xiàng)的線性跟蹤誤差模型,基于滑??刂圃O(shè)計(jì)了魯棒軌跡跟蹤控制器,
4、并且分析了參數(shù)攝動對控制器的影響,給出閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的充分條件;然后,同時(shí)考慮系統(tǒng)具有參數(shù)不確定和有界外部干擾,通過自適應(yīng)更新控制器增益,設(shè)計(jì)了魯棒自適應(yīng)控制器,抑制了參數(shù)不確定和干擾對系統(tǒng)性能的影響,具有良好的跟蹤效果。 非完整系統(tǒng)的一個(gè)重要特點(diǎn)是,不存在光滑的靜態(tài)或動態(tài)反饋控制律將系統(tǒng)鎮(zhèn)定到平衡點(diǎn),因此解決點(diǎn)鎮(zhèn)定問題具有挑戰(zhàn)性。本文第五章研究了移動機(jī)器人運(yùn)動學(xué)模型具有參數(shù)不確定情況下的點(diǎn)鎮(zhèn)定問題,車輪半徑和兩輪之間的距離參數(shù)未
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