链式系统的轨迹跟踪控制

研究了链式系统的轨迹跟踪控制问题,提出一种新的跟踪方案,设计出能实现全局轨迹跟踪的一维动态控制器,将其用于一类轮式机器人的控制中.仿真结果表明所提方法的有效性.     

非完整移动机器人的轨迹跟踪控制

讨论基于运动学模型的非完整移动机器人的轨迹跟踪控制问题。在一定的假设条件下实现了全局指数跟踪，该假设允许参考模型角速度和平移速度均趋于零，并将该方法推广到 动力学模型。仿真例子证明了该方法的有效性。     

非完整轮试移动机器人的轨迹跟踪滑模控制

由于轮式移动机器人的非完整性质和运动受限性质,它的轨迹跟踪已经成为一类具有挑战性的控制问题.针对一个可以在医院环境中执行护理任务的室内移动机器人-护士助手机器人,提出一种轮式移动机器人的轨迹跟踪滑模控制方法.由移动机器人在极坐标系中的运动学方程出发设计一个滑模控制器,进而提出了一种新的滑模控制方法,解决了在极坐标系中关于运动学的跟踪问题.分析了此方法的稳定性和执行性能,并且通过仿真证明这个控制方法的实际应用的有效性.     

非完整移动机器人的轨迹跟踪控制研究

为削弱非移动机器人系统中由滑模控制引起的抖搌现象,提出一种反演设计方案,设计出具有全局渐进稳定的控制器。通过构造中间虚拟控制量和虚拟反馈函数对控制器进行设计,并对稳定性进行分析。满足了移动机器人轨迹跟踪控制要求,且具有设计方法简单,鲁棒性强的特点。仿真试验验证了控制器的正确性和有效性。     

基于RBF神经网络的轮式移动机器人轨迹跟踪控制

针对一类非完整移动机器人的轨迹跟踪控制系统,提出一种基于RBF神经网络的滑模控制与转矩控制相结合的智能控制方法。该方法同时考虑机器人运动学和动力学模型,通过RBF神经网络进行移动机器人运动过程学习,与速度误差结合构成力矩控制器,可保证闭环误差系统一致最终渐进稳定。采用基于李亚普诺夫(Lyapunov)稳定性理论的判稳方法,证明整个闭环控制系统的稳定性。仿真结果表明,该控制方案具有较强的鲁棒性。     

基于Haar小波分解的轮式移动机器人轨迹跟踪控制

利用Haar小波在满足机器人动力学约束的前提下 ,对期望轨迹进行曲线分解 ,得到所需的一系列参考点 ,并由这些参考点构造出虚拟小车的运动轨迹 .基于控制Lyapunov函数设计了速度跟踪控制律 ,驱动机器人跟随虚拟小车实现对期望轨迹的跟踪 .该方法的突出特点是可实现对任意复杂轨迹的跟踪控制 ,且不存在速度跳跃点 .仿真实验结果表明它的有效性 .     

基于Lyapunov稳定性理论的移动机器人轨迹跟踪控制

针对非完整轮式移动机器人的高度强耦合、欠驱动非线性动力学模型,设计了运动学控制器以及动力学力矩控制器,使得移动机器人轨迹能够跟踪理想轨迹.这种方法的实质是首先设计虚拟速度控制器,输出速度的期望值,然后设计基于模型的力矩控制器.最后通过simulink软件对所设计的系统进行仿真,结果表明对于非完整机器人的轨迹跟踪这种控制...     

非完整链式系统的输出跟踪控制--动态扩展线性化方法

针对非完整单链和多链系统,利用动态反馈线性化技术设计了输出跟踪控制器.证明了当满足一定的条件时,通过选择适当的输出变量并利用动态反馈可使非完整链式系统实现输入-输出完全线性化,从而可设计线性控制器跟踪期望的运动轨迹.最后以移动小车的跟踪控制为例,通过仿真验证了文中方法的有效性.     

基于“非伪”理论的非完整移动机器人轨迹跟踪控制

"非伪"控制是一种基于数据驱动的无模型控制方法,它根据输入-输出数据进行在线学习,计算与当前系统状态相匹配的控制量并作用于系统,以获得系统所要求的动静态品质,并以此检验系统是否满足该性能指标.基于"非伪"控制理论,研究了移动机器人的轨迹跟踪控制问题.根据非完整移动机器人的动态方程,采用"非伪"控制,直接作用于移动机器人的控制输入,使移动机器人能快速、准确地跟踪期望轨迹.     

一种基于指数趋近律的非线性系统变结构轨迹跟踪控制新方法

针对多输入多输出二阶不确定非线性机械系统中轨迹跟踪控制的问题,提出一种新的基于指数趋近律的滑模变结构控制方法,用于提高系统的平稳性和快速性。在滑模变结构控制器设计过程中采用一种新的指数趋近律以改进闭环系统的暂态和稳态响应性能,使系统跟踪误差收敛速度加快,特别是减少轨迹跟踪误差到达滑模面的时间,同时提高了系统轨迹跟踪过程的平稳性。通过采用边界层方法消除滑模控制输入抖振问题,避免控制过程中执行器的频繁切换,进一步提高所提出滑模控制器在实际系统中的实用性。基于李雅普诺夫稳定性理论证明了闭环系统的稳定性和跟踪误差的收敛性。数值仿真验证了所提出的控制方法的有效性。     

Adaptive Trajectory Tracking Control for Nonholonomic Wheeled Mobile Robots:A Barrier Function Sliding Mode Approach

The trajectory tracking control performance of nonholonomic wheeled mobile robots(NWMRs) is subject to nonholonomic constraints, system uncertainties, and external disturbances. This paper proposes a barrier function-based adaptive sliding mode control(BFASMC) method to provide high-precision, fast-response performance and robustness for NWMRs.Compared with the conventional adaptive sliding mode control,the proposed control strategy can guarantee that the sliding mode variables converge to a pre...     

Event-Triggered Sliding Mode Control for Trajectory Tracking of Nonlinear Systems

In this paper, an event-triggered sliding mode control approach for trajectory tracking problem of nonlinear input affine system with disturbance has been proposed. A second order robotic manipulator system has been modeled into a general nonlinear input affine system. Initially, the global asymptotic stability is ensured with conventional periodic sampling approach for reference trajectory tracking. Then the proposed approach of event-triggered sliding mode control is discussed which guarantees semi-global uniform ultimate boundedness. The proposed control approach guarantees non-accumulation of control updates ensuring lower bounds on inter-event triggering instants avoiding Zeno behavior in presence of the disturbance. The system shows better performance in terms of reduced control updates, ensures system stability which further guarantees optimization of resource usage and cost. The simulation results are provided for validation of proposed methodology for tracking problem by a robotic manipulator. The number of aperiodic control updates is found to be approximately 44% and 61% in the presence of constant and time-varying disturbances respectively.     

From Trajectory Tracking Control to Leader–Follower Formation Control

Abstract

This work investigates the leader–follower formation control of multiple nonholonomic mobile robots. First, the formation control problem is converted into a trajectory tracking problem and a tracking controller based on the dynamic feedback linearization technique drives each follower robot toward its corresponding reference trajectory in order to achieve the formation. The desired orientation for each follower is selected such that the nonholonomic constraint of the robot is respected, and thus the tracking of the reference trajectory for each follower is feasible. An adaptive dynamic controller that considers the actuators dynamics in the design procedure is proposed. The dynamic model of the robots includes the actuators dynamics in order to obtain the velocities as control inputs instead of torques or voltages. Using Lyapunov control theory, the tracking errors are proven to be asymptotically stable and the formation is achieved despite the uncertainty of the dynamic model parameters. In order to assess the proposed control laws, a ROS-framework is developed to conduct real experiments using four ROS-enabled mobile robots TURTLEBOTs. Moreover, the leader fault problem, which is considered as the main drawback of the leader–follower approach, is solved under ROS. An experiment is conducted where in order to overcome this problem, the desired formation and the leader role are modified dynamically during the experiment.     

终端受限机器人系统轨道跟踪的新控制算法

研究一类终端受限机器人系统的控制问题,针对系统的轨道跟踪控制给出了一种新的学习控制算法.该算法克服了已有结果所存在的弱点,其跟踪学习控制的收敛过程既不依赖理想运动控制和理想力控制,也不依赖于相应的初始控制数据,大大改善了控制效果.     

SGCMG系统框架角轨迹跟踪自适应补偿控制

作为应用在航天器上的惯性执行机构,单框架控制力矩陀螺（GSGCMG）系统框架角空间的轨迹跟踪性能对航天器姿态控制（或稳定）精度有着极大的影响,为提高SGCMG系统框架角轨迹跟踪性能,本文在轨迹跟踪控制中,采用了“PD＋自适应补偿”的控制器结构,通过分析可以发现,此种控制器不但可使轨迹跟踪误差收敛至零,实现有限时间跟踪控制,而且可使轨迹跟踪误差每一分量的绝对值指数收敛,对应用在航天器上的金宁塔形4－SGCMG系统框架角空间轨迹跟踪控制的仿真结果表明,上述控制算法是可行的。     

多移动机器人轨迹跟踪控制系统设计与实现

针对轮式移动机器人的轨迹跟踪控制问题,在分析了机器人运动学模型的基础上,构建多机器人的领航-追随模型;采用跟踪微分器在输入输出两端安排过渡过程,设计了一种基于多变量解耦的非线性PID轨迹跟踪控制器;搭建以Arduino Mega 1280控制板为核心的移动机器人实验平台,采用速度PID控制器以满足机器人驱动电机的实时调速要求,基于ROS提出一种结构化和模块化的多机器人控制系统;在此基础上进行实验,并将实验结果与传统PID方法控制的实验结果进行对比;实验结果验证了文章所提算法的有效性,控制器易于实现且具有一定的鲁棒性。     

Finite‐Time Sliding Mode Trajectory Tracking Control of Uncertain Mechanical Systems

The problem of finite‐time tracking control is studied for uncertain nonlinear mechanical systems. To achieve finite‐time convergence of tracking errors, a simple linear sliding surface based on polynomial reference trajectory is proposed to enable the trajectory tracking errors to converge to zero in a finite time, which is assigned arbitrarily in advance. The sliding mode control technique is employed in the development of the finite‐time controller to guarantee the excellent robustness of the closed‐loop system. The proposed sliding mode scheme eliminates the reaching phase problem, so that the closed‐loop system always holds the invariance property to parametric uncertainties and external disturbances. Lyapunov stability analysis is performed to show the global finite‐time convergence of the tracking errors. A numerical example of a rigid spacecraft attitude tracking problem demonstrates the effectiveness of the proposed controller.