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本文以非完整自主轮式移动机器人为控制对象,围绕非完整移动机器人运动控制问题中最重要的轨迹跟踪控制和点镇定控制问题展开理论和应用研究。目的在于构建一个理论上稳定有效并且应用中实际可行的由轨迹跟踪控制器和点镇定控制器组成的非完整移动机器人运动控制系统。 首先,对于轨迹跟踪控制,本文建立了局部坐标系下用直角坐标表示的位姿误差模型,基于后退控制和神经动力学生物激励模型,采用自适应参数调节的方法提出了一种新的跟踪控制律。该控制律能够生成平稳合理的速度,解决了以往大部分跟踪控制器所产生的速度突变问题,并且具有很好的鲁棒性。用李雅普诺夫候选函数方法,得出了在该控制律作用下的闭环系统在原点具有全局一致渐近稳定性的结论。 然后,对于点镇定控制,本文建立了全局坐标系下用极坐标表示的位姿误差模型,基于非连续定常控制和神经动力学生物激励模型,利用闭环系统模型本身的非连续性提出了一种新的控制律,使闭环系统状态空间方程具有原点孤立平衡状态。通过分析在该控制律作用下的闭环系统的原点局部一致渐近稳定性,确定了控制器参数的取值范围。用李雅普诺夫候选函数方法,得出了在该控制律作用下的闭环系统在原点具有全局一致渐近稳定性的结论。 最后,本文基于SmartROB2非完整中型自主轮式移动机器人,从软件设计上编程实现了非完整移动机器人运动控制系统,计算机仿真和平台实验结果验证了本文所设计的轨迹跟踪控制律和点镇定控制律的有效性和实时性。