車式移動機器人系統(tǒng)的軌跡跟蹤控制【開題報告】

1、畢業(yè)設(shè)計開題報告畢業(yè)設(shè)計開題報告電氣工程及自動化電氣工程及自動化車式移動機器人系統(tǒng)的軌跡跟蹤控制車式移動機器人系統(tǒng)的軌跡跟蹤控制一、選題的背景與意義近年來，機器人的應用越來越廣泛，從原來單一的制造業(yè)，逐漸拓展到像醫(yī)療、家務、娛樂等非制造業(yè)和服務行業(yè)。它的出現(xiàn)有力的推動了科技的進步和社會經(jīng)濟的發(fā)展，帶給人們巨大的經(jīng)濟財富。機器人技術(shù)是在新技術(shù)革命中迅速發(fā)展起來的一門新興學科，是人類最偉大的發(fā)明之一，其研究一直是國內(nèi)外極為重視的高技術(shù)領(lǐng)域，

2、各國的研究機構(gòu)已經(jīng)根據(jù)需要研制出多種不同用途的機器人。移動機器人是機器人學中的一個重要分支，具有重要的軍用和民用價值。機器人分類有多種，按控制方式或自主水平來分，分為遙控式移動機器人、半自主式移動機器人和自主式移動機器人；按移動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)來分，分為車式移動機器人、履帶式移動機器人和步行式移動機器人。其中，車式移動機器人（WMR）具有速度快、運動穩(wěn)定以及能源利用率高等特點。因此具有很高的使用價值和廣泛的應用前景，目前正在向工程實用化方向迅

3、速發(fā)展，也是目前智能機器人技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。本課題主要研究車式移動機器人的軌跡控制問題。二、研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題：基本內(nèi)容：分析車式移動機器人系統(tǒng)的軌跡跟蹤問題?；谶\動學模型分析，提出一種自適應的軌跡跟蹤控制方法。通過引入狀態(tài)反饋實現(xiàn)系統(tǒng)的鎮(zhèn)定，所使用的控制方法能夠使四輪車式移動機器人在導航中具有理想的跟蹤軌跡（直線和圓周兩種軌跡）。擬解決的主要問題：（1）機器人運動學模型的建立（2）自適應軌跡跟蹤控制問題（3）最優(yōu)

4、控制器的設(shè)計（4）實現(xiàn)一定的抗干擾能力三、研究的方法與技術(shù)路線：技術(shù)路線：采用滑模變結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對移動機器人的軌跡跟蹤控制?；Ｗ兘Y(jié)構(gòu)控制是根據(jù)系統(tǒng)所期望的動態(tài)特性來設(shè)計系統(tǒng)的切換超平面，通過滑動模態(tài)控制器使系統(tǒng)狀態(tài)從超平面之外向切換超平面收束。面并且在趨近的過程中快速、抖振小。移動機器人運動學模式即公式（4），是一個多輸入非線性系統(tǒng)，其切換函數(shù)可以采用Backstepping方法來設(shè)計。Backstepping方法亦稱反步控制法，它是基于

5、Lyapunouv穩(wěn)定性理論，以一種遞歸的方式構(gòu)造出Lyapunovi函數(shù)，并推導出使整個閉環(huán)系統(tǒng)呈Lyapunov穩(wěn)定的控制律的設(shè)計方法。反步控制法的基本思想是將復雜的非線性系統(tǒng)分解成不超過系統(tǒng)階數(shù)的子系統(tǒng)，然后為每個子系統(tǒng)設(shè)計部分Lyapunov函數(shù)(簡稱礦函數(shù))和中間虛擬控制量，一直“后退”到整個系統(tǒng)，將它們集成起來完成整個控制律的設(shè)計。反步控制法適用于可狀態(tài)線性化或具有嚴參數(shù)反饋的不確定非線性系統(tǒng)。最后進行軟件仿真。采用MATL

6、AB軟件對圓形和直線兩種線路分別進行仿真。觀察結(jié)果并對程序進行修改，使其具有一定的抗干擾能力和較為準確的軌跡跟蹤。四、研究的總體安排與進度：2010年12月——2011年1月選題、完成外文翻譯、文獻綜述、開題報告。2011年1月——2011年2月完成設(shè)計的準備工作：熟悉matlab編程軟件和simulink工具箱對系統(tǒng)進行建模仿真。2011年2月——2011年3月完成程序的編寫，修改工作。2011年3月——2011年4月進行仿真并分析結(jié)

7、果，完成畢業(yè)論文。五、主要參考文獻：[1]李建華，莊健，王孫安。基于綜合導向的輪式移動機器人自適應軌跡跟蹤控制[J].西安交通大學學報，2005.3，第39卷，第3期。[2]李世華，田玉平。移動小車的軌跡跟蹤控制[J]?？刂婆c決策，200015（5）：626628.[3]葉濤，侯增廣，譚民，李磊，陳細軍。移動機器人的滑模軌跡跟蹤控制。高技術(shù)通訊，20041：71—74[4]吳衛(wèi)國，陳輝堂，王月娟。移動機器人的全局軌跡跟蹤控制。自動化學報