轮式移动机器人轨迹跟踪控制的研究 (1).pdf

摘要论文题目学科专业研究生指导教师轮式移动机器人轨迹跟踪控制研究电力电子与电力传动李淑玉签名: 李好文副教授签名: 李扬工程师签名: 摘要 Y21 28565 李;缸玉近年来,随着机器人技术的不断发展,移动机器人的轨迹跟踪问题受到了人们越来越多的关注。而对轮式移动机器人的轨迹跟踪控制问题的研究在汽车自动驾驶、智能交通等方面具有重要的意义。轮式移动机器人是一类典型的非完整系统。非完整轮式移动机器人运动控制问题一般可分为三类:路径跟踪控制、轨迹跟踪控制和点镇定。本文从以下几方面做了研究: 首先,研究了非完整轮式移动机器人的定位和速度测量技术。重点研究了本文实验用机器人所采用的GPS(Globe Positioning System)定位方法、惯性导航技术和里程计定位技术。其次,基于back-stepping方法,对非完整轮式移动机器人的轨迹跟踪问题进行研究。该方法的基本思想是:首先建立轮式移动机器人的位姿误差模型;然后设计back-stepping跟踪控制律,并用Lyapunov函数法证明在该控制律作用下,系统具有全局一致渐近稳定性;最后在matlab下对圆形轨迹进行仿真,仿真结果证明该控制律是有效的。然后,基于模糊控制方法,对非完整轮式机器人的轨迹跟踪控制问题进行研究。该方法的基本思想是:首先建立轮式移动机器人的运动学模型;然后设计两个基于人工驾驶思想的模糊控制器一速度模糊控制器和角速度模糊控制器,其中,速度模糊控制器采用曲率和距离误差作为控制量,角速度模糊控制器采用距离误差和角度误差作为控制量,同时对速度和角速度进行控制以实现移动机器人的轨迹跟踪控制;最后在matlab下对圆形轨迹进行仿真, 仿真结果证明该控制器是有效性的。最后,基于本文back-stepping方法设计的跟踪控制律,使用VC++语言编写控制程序, 在Asend移动机器人上进行轨迹跟踪实验。实验结果表明该控制律是有效的。关键词:轮式移动机器人;轨迹跟踪;back-stepping;模糊控制西安理工大学硕士学位论文 Title:RESEARCH ON WHEELED MOBILE ROBOT TRAJECTORY TRACKING Major:Power Electron icsand Electric Drive Name:Li Shuyu Supervisor:Associate HaowenSignature:上粤 Signature:鱼型丝塑缈卧g-n∞儿№ng s-gnat叭:尘垮 Abstract In recent years,with thedevelopment ofrobottechnology,thetrajectory-tracking problem of mobile robot ispaid more andmore onthetrajectory—trackingproblem ofthe wheeled mobile robot(WMR)is significant for。automatic drive ofCars as well asintelligent transportation. WMR is atypical nonholonomic motion control problems ofnonholonomic mobile robot including pathfollowing,trajectory tracking andpoint paper proceeds asfollowing: Firstly,make astudy on positioning technology andspeed measurement ofmobile robot. Specially,GPS(Globe Positioning System)positioning method,inertial navigation technology and odometer positioning technology used ontheexperimental robot are studied. Secondly,nonholonomic wheeled mobile robot fortrajectory trackingproblem isstudied basing on back-stepping control idea of back—stepping control method isas following:To establish posture error model