分類號tp移動機器人的應(yīng)用工程研究受到世界各國普遍重視，戶外小型智能移動機器人是一類工程服務(wù)型機器人，有著廣泛的應(yīng)用前景，可應(yīng)用于環(huán)境清潔、農(nóng)林植保、資源勘探等場合。非結(jié)構(gòu)化的工作環(huán)境對該類機器人自主運動的穩(wěn)定性提出了較高要求，同時機器人工作時機械本體會受到擾動和沖擊，其動力學(xué)特性復(fù)雜，因此戶外小型智能移動機器人要走向?qū)嶋H應(yīng)用，穩(wěn)定可靠的運動軌跡跟蹤控制至關(guān)重要。本文首先分析偽線性跟蹤控制律固有的局部穩(wěn)定性弱點，再根據(jù)后退設(shè)計方法的思想，從戶外小型智能移動機器人運動學(xué)模型的非線性反饋跟蹤控制律出發(fā)，充分考慮移動機器人的動力學(xué)特性，一步步“后退”至整個系統(tǒng)，基于移動機器人動力學(xué)模型，設(shè)計了全局穩(wěn)定的軌跡跟蹤控制律，具有工程應(yīng)用價值。
1模型及軌跡跟蹤描述戶外小型智能移動機器人是一后二輪驅(qū)動的四輪小車。其運動學(xué)模型取為描述為移動機器人的運動軌跡跟蹤可描述為尋求反饋控制律u=，使得對任意初始誤差，系統(tǒng)（1）在該控制律作用下位姿誤差p有界，且im p跟蹤直線結(jié)果2偽線性化跟蹤控制的局限性該機器人作為典型的非線性系統(tǒng)，在穩(wěn)定狀態(tài)鄰s q-2域內(nèi)與偽線性系統(tǒng)是等價的。據(jù)此設(shè)計的跟蹤控制律為現(xiàn)對直線軌跡y.―x.=0進行跟蹤仿真，取叫=0rad/s，vr初始位姿取為=過程中貫穿了后退設(shè)計方法的思想?，F(xiàn)約定：v0、c0為運動學(xué)控制中的速度控制量且滿足⑷式，v0為運動學(xué)模型中的lyapunov函數(shù)且滿足（5）式，w為動力學(xué)模型中的速度狀態(tài)變量，v為動力學(xué)模型中的lyapunov函數(shù)；n為中間虛擬控制量且滿足n=z+5，z為誤首先，根據(jù)已確定的v函數(shù)設(shè)計中間虛擬控制量n由上述約定可將（7）式寫為若在（8）取5結(jié)合（0）式、（1）式可以看出，若要r負定，則z=0.然后，確定動力學(xué)模型中的v函數(shù)。當(dāng)z收斂至零，v便可對p負定，因此在v中應(yīng)包含z同時也應(yīng)包含vo，則v最終取為最后，“后退”至整個系統(tǒng)，設(shè)計控制律為控制律u可以使得v
跟蹤圓軌跡誤差控制的結(jié)果速度并迅速平穩(wěn)地達到擂值，赫丨律（3）ishag.ccrc岣://麗⑵跟蹤直線軌跡yr―xr=o，⑴r=o，vr=1m/s，對初始狀態(tài)變量為和2種情況進行仿真。和表明控制律（13）使機器人具有良好的動態(tài)特性。2種情況下機器人均在目標(biāo)軌跡上而速度方向相反，系統(tǒng)繼續(xù)施加控制力矩調(diào)整平移和轉(zhuǎn)動w=rad/s跟蹤直線結(jié)果⑴=1rad/s跟蹤直線結(jié)果對戶外小型智能移動機器人由于慣性作用引起的偏離軌跡進行實時調(diào)整。
綜上所述，本文針對戶外小型智能移動機器人的特點和發(fā)展要求，利用后退方法設(shè)計了運動軌跡5跟蹤控制律。由于充分考慮到了戶外機器人工作環(huán)境的不確定性及其自身的動力學(xué)特性，不僅獲得在全局范圍內(nèi)漸近收斂的跟蹤效果，還使機器人具有較強的魯棒性和實時糾偏能力。研究結(jié)果對戶外小型智能移動機器人的應(yīng)用工程具有重要意義。
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