非完整移動(dòng)機(jī)器人避障控制器的設(shè)計(jì).pdf

1、輪式移動(dòng)機(jī)器人(WheeledMobileRobot，WMR)屬于非完整(Non-holonomic)控制系統(tǒng)，是典型的強(qiáng)非線(xiàn)性系統(tǒng)。在實(shí)踐中，移動(dòng)機(jī)器人需要在有障礙物的環(huán)境中面向目標(biāo)的自主運(yùn)動(dòng)(稱(chēng)為導(dǎo)航)，從而希望機(jī)器人能夠避障。因此，研究在障礙物環(huán)境下的非完整移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)具有很強(qiáng)的理論和實(shí)際意義。
　　本論文從系統(tǒng)的非完整約束、避障和鎮(zhèn)定三個(gè)方面展開(kāi)深入研究，主要進(jìn)行了如下三個(gè)方面的研究工作：
　　第一，從輪式機(jī)器人的

2、機(jī)構(gòu)特點(diǎn)分析，歸納了四種常用的移動(dòng)機(jī)器人數(shù)學(xué)模型：運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，動(dòng)力學(xué)模型，與李括號(hào)相關(guān)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和線(xiàn)性化的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。
　　第二，靜態(tài)確定性環(huán)境下障礙物的描述。在存在墻型和圓形障礙物的二維空間中，采用高等數(shù)學(xué)建立的導(dǎo)航函數(shù)（NavigationFunction）方法，得到導(dǎo)航函數(shù)具體形式。這種導(dǎo)航函數(shù)在空間中只存在一個(gè)局部最小點(diǎn)同時(shí)也是全局最小點(diǎn)，解決了人工勢(shì)場(chǎng)法中局部最小點(diǎn)的問(wèn)題。
　　第三，在障礙物環(huán)境下，設(shè)計(jì)能使非完

3、整輪式移動(dòng)機(jī)器人避障運(yùn)動(dòng)的鎮(zhèn)定控制器。其中,在第四章中通過(guò)具有李亞普諾夫函數(shù)特性的導(dǎo)航函數(shù)，構(gòu)造適用于WMR運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的漸近鎮(zhèn)定控制器。然后，借鑒反步法的思想，將CLF（ControlLyapunovFunction）與反步法結(jié)合，在適用于WMR的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的漸近鎮(zhèn)定控制律的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)適用于動(dòng)力學(xué)模型的避障鎮(zhèn)定控制器。在第五章中針對(duì)WMR運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的線(xiàn)性化模型，使用MPC（ModelPredictiveControl）方法利用了不斷變