基于Backstepping的移动机器人轨迹跟踪控制

基于Backstepping的移动机器人轨迹跟踪控制作者：王川，吴怀宇，王芬，程磊，WANGChuan，WUHuaiyu，WANGFen，CHENGLei作者单位：王川,吴怀宇,程磊,WANGChuan,WUHuaiyu,CHENGLei(教育部冶金自动化与检测技术工程研究中心,湖北,武汉,430081;武汉科技大学,信息科学与工程学院,湖北,武汉,430081)，王芬,WANGFen(教育部冶金自动化与检测技术工程研究中心,湖北,武汉,430081;武汉科技大学,信息科学与工程学院,湖北,武汉,430081;武汉科技大学,理学院,湖北,武汉,430081)刊名：现代电子技术英文刊名：MODERNELECTRONICSTECHNIQUE年，卷(期)：2008，31(24)引用次数：0次参考文献(11条)1.胡跃明.周其节.裴海龙非完整控制系统的理论与应用1996(1)2.KolmanovskyH.McClamrochNHDevelopmentsinNonholonomicControlSystems1995(6)3.BrockettRWAsymptoticStabilityandFeedbackStabilization19834.KanayamaY.KimuraY.MiyazakiFAStableTrackingControlMethodforanAutonomousMobileRobot19905.JiangZP.NijmeijerHTrackingControlofMobileRobots:ACaseStudyinBackstepping1997(7)6.吴卫国.陈辉堂.王月娟移动机器人的全局轨迹跟踪控制[期刊论文]-自动化学报2001(3)7.徐俊艳.张培仁非完整轮式移动机器人轨迹跟踪控制研究[期刊论文]-中国科学技术大学学报2004(3)8.CampionG.BastinG.D′Andrea-NovelBStructuralPropertiesandClassificationofKinematicandDynamicModelsofWheeledMobileRobots1996(1)9.闵颖颖.刘允刚Barbalat引理及其在系统稳定性分析中的应用[期刊论文]-山东大学学报（工学版）2007(1)10.王莉.王庆林Backstepping设计方法及应用[期刊论文]-自动化博览2004(6)11.SiegwartR.NourbakhshIRIntroductiontoAutonomousMobileRobots2004相似文献(10条)1.学位论文宋亦旭正交轮式移动机器人轨迹跟踪控制研究2002该文研究了扰动存在情况下改善轮式移动机器人轨迹跟踪性能的控制方法.首先该文推导了正交轮式移动机器人的运动学和动力学方程,并介绍了实验室正交轮式移动机器人模块化、开放式的控制系统硬件、软件的设计和实现.正交轮式移动机器人一个轮系的两个正交轮由一个电机驱动,该文从几个方面分析了车体动力学扰动及其对轨迹跟踪性能的影响:驱动电机等效负载的变化,控制器参数的选择,切换时冲击造成的转矩扰动.对于基于模型的控制器而言,动力学参数的准确性直接影响到其控制性能,该文讨论了正交轮式移动机器人动力学参数的实验辨识,并在此基础上采用自适应变刚度方法减小车体动力学扰动.通过实验研究验证了方法的有效性.最后,该文讨论了基于内部传感器的移动机器人速度估计,采用来自加速度计和位置传感器实时得到的移动机器人速度,进行了时域和频域两种方法的数据融合,实验证明了该文采用的方法可以更好地表达轮式移动机器人的车体速度,同时可以得到更好的控制结果.2.期刊论文刘磊.向平.王永骥.俞辉.LIULei.XIANGPing.WANGYongji.YUHui非完整约束下的轮式移动机器人轨迹跟踪-清华大学学报（自然科学版）2007,47(z2)研究轮式移动机器人运动控制中非完整约束系统的轨迹跟踪性能.从非完整约束定义入手,通过非完整约束系统的判据和特点,推导几类典型的轮式移动机器人的运动学模型.通过一类控制Lyapunov函数来构造系统的控制器.利用Matlab/Simulink建立了非完整约束下的二轮和三轮机器人运动学模型,设计控制器实现机器人对圆形轨迹的跟踪.仿真结果显示:该控制器轨迹跟踪性能为稳态.通过轨迹曲线得到2种机器人的运动特点和相互关系.3.学位论文施维轮式移动机器人轨迹跟踪控制研究2006本文以AS-R型移动机器人为控制对象，围绕轨迹跟踪控制问题展开理论和应用研究。首先详细地介绍了模糊控制的基本原理，并构造了机器人轨迹跟踪的模糊控制系统，它不依赖于对象的精确的数学模型，能有效地克服被控对象存在的非线性和不确定性的影响。然后，介绍了一种基于BP算法的神经网络，将模糊控制与神经网络结合起来，利用神经网络模拟模糊推理，使得神经网络具有了模糊推理和归纳能力。由于神经网络具有自学习的能力，又使得模糊神经网络的推理归纳方式在实际的控制过程中可以不断地修正，同时由于模糊神经网络的结构具有明确的物理意义，使模糊神经网络的结构设计和权值的初始化非常容易，采用高斯基函数作为模糊隶属函数，构造了模糊高斯基函数神经网络。其后，采用了一种基于遗传算法的模糊神经网络控制方法，即利用遗传算法离线训练模糊神经网络，使网络参数达到近似全局最优。最后，基于ASR自主轮式移动机器人，从编程上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轨迹跟踪控制律的有效性。4.期刊论文董国华.祝晓才.刘振.蔡自兴.胡德文.DONGGuo-hua.ZHUXiao-cai.LIUZhen.CAIZi-xing.HUDe-wen不确定曲面上轮式移动机器人鲁棒轨迹跟踪-南京理工大学学报（自然科学版）2008,32(1)对于不确定曲面上运动的轮式移动机器人设计了鲁棒跟踪控制律.并给出稳定性证明.设计过程中用系数未知但有界的二次曲面在局部近似不确定曲面,首先构造有界横截函数推导光滑标称跟踪控制律,然后通过backstepping方法将该光滑控制律拓展到动力学模型,最后利用Lyapunov重设计技术构造出鲁棒控制律解决曲面引入的重力干扰.所设计的控制律使得轮式移动机器人具有对不同曲面参数的适应能力.仿真结果验证了控制律的有效性.5.期刊论文轮式移动机器人滑模轨迹跟踪控制研究-金陵科技学院学报2009,25(3)针对移动机器人进行轨迹跟踪控制器设计研究.根据趋近律变结构控制设计方法中趋近律参数的物理意义及参数之间的定性关系,提出了基于模糊规则的滑模变结构控制,以达到改善控制品质的目的.6.期刊论文李建华.庄健.王孙安.LiJianhua.ZhuangJian.WangSun'an基于综合导向的轮式移动机器人自适应轨迹跟踪控制-西安交通大学学报2005,39(3)分析了不确定的具有非完整约束轮式移动机器人系统的轨迹跟踪问题,提出了一种自适应的轨迹跟踪控制方法,该方法在运动学模型的基础上通过引入状态微分反馈实现.同时,该控制方法提出在对轮式移动机器人进行导航时引入人工场,使其和位姿误差一起作用完成导航控制.基于轮式移动机器人的仿真实验,以及实际轮式移动机器人的控制实验表明,该方法可以对不确定的轮式移动机器人轨迹跟踪进行有效控制,而且在导航中使轮式移动机器人具有更理想的轨迹.7.学位论文祝晓才轮式移动机器人的运动控制2006本文对轮式移动机器人的运动控制进行了研究。主要内容如下：1.针对在运动过程中出现滑动而破坏理想非完整约束的轮式移动机器人设计了鲁棒统-控制律，在实际跟踪/镇定的意义下，同时解决机器人的轨迹跟踪和姿态镇定问题。2.针对在不确定曲面上运动的轮式移动机器人的镇定和跟踪问题给出系统化的鲁棒统一控制律设计框架．在控制律作用下，闭环系统实际稳定，对由曲面引入的重力影响具有鲁棒性，对曲面参数的变化也具有一定的适应能力。3.对unicycle类型轮式移动机器人，基于相平面分析技术，结合动态反馈线性化和滑模控制，提出了一种非奇异的镇定和跟踪控制统一设计框架。4.对单链链式系统设计了不连续有限时间镇定和跟踪控制律。8.期刊论文王仲民.刘玉山.郑勇峰.刘继岩.WANGZhong-min.LIUYu-shan.ZHENGYong-feng.LIUJi-yan非完整轮式移动机器人运动控制系统的设计与实现-天津工程师范学院学报2005,15(2)通过对非完整轮式移动机器人运动学模型的分析,以ElmoHARmonica伺服驱动控制器为核心,设计了轮式移动机器人的运动控制系统.基于VisualC++和OpenGL平台开发了轮式移动机器人轨迹跟踪仿真系统,并进行了轨迹跟踪的仿真试验,取得了满意的控制效果.实验结果表明了运动控制系统设计的有效性.9.期刊论文HANGuang-xin.韩光信.陈虹.马苗苗.赵海艳约束非完整移动机器人轨迹跟踪的非线性预测控制-吉林大学学报(工学版)2009,39(1)针对存在非完整约束和控制输入约束的轮式移动机器人动力学模型,研究了其全动态误差系统准无限时域非线性模型预测控制策略,通过沿名义轨迹在线线性化获取局部稳定化控制器及不变终端域,以跟踪8字形轨迹为例进行了仿真,结果表明,闭环系统在满足控制输入条件下具有良好的跟踪性能.10.学位论文柳柱非完整约束轮式移动机器人反馈控制研究2004非完整约束是指含有系统广义坐标导数且不可积的约束.典型的受非完整约束系统(简称非完整系统)包括车辆、移动机器人、某些空间机器人、水下机器人等.因此,非完整系统的控制研究具有广泛应用背景和重要应用价值.该文提出一种新的非完整约束车型机器人运动学模型——差动驱动机器人模型,就轨迹跟踪问题,设计出了近似线性化反馈控制器及精确线性化反馈控制器,并证明了这种运动学模型可以转化为一种标准型——链式结构,因此此项研究具有普遍意义.研究制作了车型机器人实验平台,讨论了实验平台部分软、硬件的设计,并运用该文所述的控制方法(主要是反馈控制)对圆弧等目标进行了轨迹跟踪试验,效果良好.本文链接：下载时间：2010年5月6日