月球車運動規(guī)劃方法研究.pdf

1、運動規(guī)劃系統(tǒng)是月球車導(dǎo)航與控制系統(tǒng)的重要組成部分。其主要任務(wù)是對月球車的整個運動過程進行規(guī)劃，確保月球車安全可靠地由起始位姿移動至目標位姿。良好的運動規(guī)劃系統(tǒng)有助于擴大月球車的探測范圍，保證月球科學目標的可靠實現(xiàn)。本文以六輪獨立驅(qū)動搖臂式月球車為研究對象，對運動規(guī)劃問題進行了研究。主要內(nèi)容包括： ⑴針對月球車在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境下的軌跡生成問題，提出了基于軌跡參數(shù)求解和位姿空間離散化的月球車運動規(guī)劃方法。在無障礙的條件下，該方法將月球

2、車的運動軌跡限定于多項式旋線，通過求解多項式旋線參數(shù)生成無障礙條件下連接任意位姿的軌跡。同時，對月球車的位姿狀態(tài)空間進行離散化，根據(jù)離散化后位姿狀態(tài)空間的特點，離線生成月球車基本的運動軌跡集合。最后，該方法結(jié)合基本軌跡集合并利用啟發(fā)式搜索算法解決障礙條件下的運動規(guī)劃問題。 ⑵受傳感器范圍及精度的影響，沿規(guī)劃軌跡運動時月球車需對初始的運動軌跡進行調(diào)整，以避開初始規(guī)劃軌跡所未考慮的環(huán)境障礙。針對這一問題，本文提出了一種改進的輪式移動

3、機器人軌跡變形方法。與前人提出的方法區(qū)別在于，改進方法將有漂移仿射控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為等價的有約束無漂移系統(tǒng)，并在無漂移系統(tǒng)的變形迭代過程中令軌跡始終滿足對應(yīng)約束條件。這使得本文提出的軌跡變形方法能夠?qū)σ攒壽E弧長為參數(shù)的軌跡進行調(diào)整，更適于實際月球車系統(tǒng)軌跡生成及跟蹤控制的要求。 ⑶針對月球車軌跡跟蹤控制問題，介紹了具有時變控制律的軌跡跟蹤方法。月球車軌跡跟蹤控制本質(zhì)上是一類非完整系統(tǒng)的控制問題。盡管該類系統(tǒng)在位姿空間中是全局可控的，