非完整移动机器人运动控制若干关键问题的研究

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由于非完整约束的存在以及系统的高度非线性,非完整移动机器人运动控制问题的研究具有很大的挑战性,该问题解决的是否得当影响着机器人的工作性能,因而具有重要的理论研究价值和实际意义。本文以非完整移动机器人为研究对象,考虑机器人运动学和动力学模型,借鉴模糊、滑模、Backstepping等思想,对其运动控制关键问题进行深入地研究,包括路径跟踪、轨迹跟踪、点镇定及轨迹跟踪和点镇定的结合,主要工作如下:1、研究一种模糊和PI相结合的分阶路径跟踪控制规律。通过阈值将运动过程分为趋近阶段和稳态阶段,前者利用模糊控制快速跟踪曲线,后者利用PI控制消除余差。2、设计一种滑模和神经动力学相结合的轨迹跟踪控制器。基于速度控制规律,利用滑模思想设计力矩控制器,引入变速函数削弱“抖动”现象,并将神经动力学模型融入到控制律中,解决速度和力矩突变问题。3、研究一种基于模糊控制的移动机器人在曲面上运动时的点镇定方法。根据模糊理论,来设计机器人的驱动力矩和转动力矩控制器,实现机器人任意点到任意点的镇定。4、研究一种Backstepping和神经动力学相结合的轨迹跟踪和点镇定相结合的控制方法。通过引入虚拟目标点,将机器人运动过程分为两个部分,分别实现轨迹跟踪和点镇定。并将神经动力学嵌入到控制规律中,解决因初始位姿引起的突变问题以及控制器切换带来信号不连续问题。
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