月球車軌跡跟蹤控制及點鎮(zhèn)定的研究.pdf

1、本文以非完整移動機器人為控制對象，針對六輪獨立驅(qū)動搖臂式月球車進行建模，分別對月球車的軌跡跟蹤問題以及輸入受約束的點鎮(zhèn)定問題進行了研究。目的在于構(gòu)建滿足工程需要的控制器。本文的工作主要集中在以下三個方面。 首先，針對六輪獨立驅(qū)動搖臂式月球車的機械結(jié)構(gòu)，建立其動力學的數(shù)學模型。由于月球車前后輪的舵角與車體轉(zhuǎn)向角存在耦合，本文設(shè)計了一種運動學計算方法來得到前后輪的舵角。在此基礎(chǔ)上，采用拉格朗日方程對月球車進行建模。 然后，針

2、對六輪獨立驅(qū)動搖臂式月球車的數(shù)學模型，設(shè)計雙閉環(huán)控制系統(tǒng)進行軌跡跟蹤?？紤]到系統(tǒng)模型中存在的非完整特性、參數(shù)不確定性和冗余輸入，分別采用單神經(jīng)元滑模變結(jié)構(gòu)方法、模糊控制方法和拉格朗日極值法來設(shè)計控制器。其中單神經(jīng)元滑模變結(jié)構(gòu)控制器的參數(shù)采用遺傳算法來優(yōu)化選定。仿真結(jié)果驗證了提出的雙閉環(huán)系統(tǒng)使月球車在存在這三種性質(zhì)的條件下仍能較好地跟蹤期望軌跡。 最后，考慮月球車存在的最小轉(zhuǎn)彎半徑運動學輸入約束，設(shè)計一種切換型混雜控制器，控制月球