一种新的机械手轨迹跟踪鲁棒控制

本文考虑存在外扰及参数不确定情况下机械手轨迹跟踪问题，通过利用机械手固有的结构特性，提出一种基于李雅普诺夫方法的新控制算法．该算法的新颖之处在于无需预先知道参数的不确定范围，并且减弱了对外扰的限制．该算法的渐近跟踪性已被证明．     

磁性微型机器人神经自适应轨迹跟踪控制

针对复杂环境和不确定的动态模型问题,提出了一种自适应神经网络控制算法,并且基于李雅普诺夫理论保证了闭环系统的稳定性。相较而言,基于模型的控制策略需要精准地知道微机器人的动力学以及周围环境参数,而本文提出的基于径向基函数神经网络的状态反馈控制策略可以有效地根据状态与期望轨迹在线估计系统模型的不确定项。最后,在所开发的磁场驱动的微型机器人系统上进行了2项实验并进行了对比,以验证所提出的控制器的有效性。结果表明,曲线与直线的轨迹跟踪均方根误差分别达到6.2204像素与6.4279像素,明显优于传统的PID（比例-积分-微分）算法。     

轮式机器人滑模轨迹跟踪控制器设计

轮式机器人是一个典型的非完整性系统。由于非线性和非完整特性,很难为移动机器人系统的轨迹跟踪建立一个合适的模型。介绍了一种轮式机器人滑模轨迹跟踪控制方法。滑模控制是一个鲁棒的控制方法,能渐近的按一条所期望的轨迹稳定移动机器人。以之为基础,描述了轮式机器人的动力学模型并在二维坐标下建立了运动学方程,根据运动学方程设计滑模控制器,该控制器使得机器人的位置误差收敛到零。     

基于滤波反步法的无人直升机轨迹跟踪控制

针对无人直升机模型阶数比较高,设计常规反步法控制器时面临着对虚拟控制输入信号求导过程较为繁琐的缺陷,提出一种基于滤波器反步法的控制方法.首先,通过滤波器而非直接解析地对虚拟控制量求导,从而显著简化了反步控制器的设计过程,而且由于导数是通过积分过程而非微分得到,大大降低了测量噪声的影响;然后,基于李雅普诺夫稳定性理论证明了补偿跟踪误差是全局指数稳定的;最后,通过仿真结果进一步验证了所提出方法的稳定性和有效性.     

带有时变输出约束的机械臂自适应轨迹跟踪控制

针对带有输出约束和动力学模型参数未知的机械臂系统,提出一种基于时变tan型障碍李雅普诺夫函数的自适应控制方法.首先,通过设置时变约束边界,给出了一个时变tan型障碍李雅普诺夫函数,保证系统在初始误差较大情况下的瞬态性能和稳态性能,拓展了传统对数型障碍李雅普诺夫函数的适用范围.其次,为了处理机械臂动力学模型的不确定性,采用径向基神经网络(RBFNN)拟合未知的动力学模型,设计了基于RBFNN的自适应控制器,在满足约束的情况下提高了系统的鲁棒性.最后,通过二自由度机械臂轨迹跟踪的仿真,验证了所提方法的控制性能优于传统的PD控制器.     

全局指数收敛的机器人PD 自适应轨迹跟踪

针对机器人轨迹跟踪,介绍一种新的ＰＤ自适应控制算法。该算法是全局按指数收敛的,直接利用期望轨迹,不需要定义虚拟参考轨迹,结构简单,计算量小;并能完全消除模型误差产生的轨迹误差,使有界不确定性干扰产生的轨迹误差任意小。两关节直接驱动机器人的实验研究证明了所提出算法的有效性。     

非完整四轮式移动机器人反演轨迹跟踪控制

根据非完整约束的四轮式移动机器人的运动学模型,对其轨迹跟踪控制策略进行了深入研究;采用反演控制的相关理论和方法,设计了移动机器人轨迹跟踪控制策略;该控制策略将系统分解为低阶子系统来进行处理,利用中间虚拟控制量和部分Lyapunov函数简化了控制器设计,并且具有全局渐近稳定性;此外,在控制策略中对相应的控制量设置了阈值,保证了移动机器人运动的平滑性;最后,对所设计控制器的稳定性和平滑性进行了仿真实验,验证了其正确性和有效性。     

反正切形式跟踪微分器设计及相平面分析

跟踪微分器可以从不连续或含有噪声的测量信号中提取连续滤波信号和微分信号. 本文从二阶跟踪微分器的加速度函数式入手, 提出一种反正切形式的跟踪微分器结构, 利用李雅普诺夫第二方法证明其具有全局一致渐进稳定性, 利用相平面分析方法研究, 说明原点是稳定结点或稳定焦点, 并给出跟踪微分器参数调节的定性规律和约束条件. 最后在含有噪声的方波输入下进行仿真, 结果表明反正切形式跟踪微分器可以兼顾跟踪快速性与过渡过程平稳性, 并且具有很好的滤波效果, 可以给出连续平滑的跟踪信号和微分信号, 而且待调节的参数较少, 具有工程实用价值.     

状态受限的小型无人直升机轨迹跟踪控制

无人直升机模型阶数比较高,设计常规反步控制器面临繁琐的对虚拟控制输入信号求导过程.针对此问题,设计了一种基于滤波器的反步控制方法.该方法通过滤波器而非直接解析地对虚拟控制量进行求导,从而显著简化了反步控制律的计算过程.在滤波器设计过程中,通过限制中间虚拟控制信号的幅值,变化速率以及带宽,以满足系统对状态变量及控制输入信号的约束要求.李雅普诺夫稳定性分析证明了直升机补偿跟踪误差全局指数稳定.仿真研究验证了该方法的有效性.     

串联机器人轨迹跟踪控制模糊自适应PID算法的误差修正

提出了一种基于改进PID控制算法的串联机器人轨迹跟踪控制策略,首先采用减聚类的方法和改进的Logistic映射对RBF神经网络进行聚类中心的优化,然后将改进RBF神经网络中的自适应学习机制和自调整能力应用于传统PID控制算法中,对PID控制算法进行最优PID控制参数的选取。仿真实验表明,提出的串联机器人轨迹跟踪控制策略相比较传统PID控制算法,其误差更小,精度更高。     

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。     

移动机器人的全局轨迹跟踪控制

考察了移动机器人的轨迹跟踪问题,针对以前沿袭线性化的思路设计的控制律带来的局部稳定特性,基于后退(backstepplng)方法的思想设计了具有全局渐近稳定的跟踪控制器.该方法将系统分解为低阶子系统来处理,利用中间虚拟控制量和部分Lyapunov函数简化了控制器的设计并具有直观的稳定性分析.仿真结果验证了所设计控制器的有效性.     

From Nonlinear to Fuzzy Approaches in Trajectory Tracking Control of Wheeled Mobile Robots

In this paper, two knowledge based controllers are proposed to overcome the difficulties of a computed torque nonlinear controller (NC) in perfect trajectory tracking of nonholonomic wheeled mobile robots (WMRs). First, the effects of different dynamic models developed in angular and Cartesian coordinate systems are fully examined on the persistent excitation condition and consequently on the trajectory tracking performance of WMRs. Using the dynamic model coordinated in the Cartesian frame as the base of the NC results in perfect compensation of large position off‐tracks and unbiased estimation of the plant's unknown parameters. However, using the WMR's dynamic model with rotation angles of driving wheels as the base of nonlinear and fuzzy controllers leads to accurate orientation tracking. Through replacing the proportional and differential terms of the NC by fuzzy functions, a fuzzy nonlinear controller (FNC) is generated. Due to the complicated dynamics of the WMR in which the center of mass does not coincide with the center of rotation, the expert knowledge of fuzzy controllers is extracted considering the rotation angles and rates of driving wheels as input variables. Fuzzy tuning of the NC results in a superior tracking performance against measurement noises, though the control torques are decreased and smoothed significantly. Second, a complete fuzzy controller (FC) is generated to make perfect tracking of the WMR's position and orientation. The local stability analysis of fuzzy controllers is examined considering the corresponding analytical structures as nonlinear controllers. The superior performances of the proposed fuzzy controllers compared to those of the NCs are evaluated through simulations.     

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...     

全方位轮式下肢康复训练机器人轨迹跟踪控制

全方位轮式下肢康复训练机器人需要跟踪医生给受训者设定的轨迹.机器人自身的不确定性和患者在康复训练时对机器人运行产生的干扰会影响其跟踪性能.本文设计了一种非线性L<,2>鲁棒控制器解决上述扰动抑制问题.给出了下肢康复训练机器人的运动学模型,并由此建立了位置误差系统的动态模型.将机器人的跟踪和不确定干扰抑制归结为L<,2>...     

基于线性二次型算法的轮式移动机器人轨迹跟踪控制

文章在控制输入饱和约束条件下,以非完整移动机器人的运动学模型为对象,研究了移动机器人的轨迹跟踪问题.首先在参考轨迹处对运动学模型进行线性化得到移动机器人线性时变系统,证明了其能观性和能控性,在此基础上设计了饱和约束条件的分段线性二次型控制器(Piecewise Linear QuadraticRegulator,PLQR),并基于Lyapunov方法证明了其稳定性.在MATLAB软件平台下的仿真和实验结果表明,基于PLQR的轮式移动机器人对不同初始位姿及不同的参考轨迹都有较好的跟踪效果,且能够避免控制律跳变现象,满足饱和约束条件.     

移动机器人轨迹跟踪的参数自校正控制

根据移动机器人运动学模型,对两轮移动机器人的轨迹跟踪问题进行了研究。在动态反馈线性化的基础上,采用基于广义最小方差法实现参数的自校正并设计控制器,考虑到机器人的动力学约束,采取对移动机器人的线速度和角速度加以限制的控制策略,保证机器人的运动平滑。仿真结果表明了该方法的有效性和正确性。     

控制受限的移动机器人鲁棒跟踪控制器设计

研究了非完整移动机器人动力学模型中带有参数不确定和控制受限的鲁棒轨迹跟踪控制器的设计问题.在建立移动机器人的全动态误差模型的基础上,应用滚动时域控制(RHC)和线性矩阵不等式(LMIs)方法,设计了鲁棒跟踪控制器,在满足非完整和控制约束的条件下,实现了机器人位置,导向角以及速度的同时渐近跟踪.系统稳定性的充分条件以LMI的形式给出.仿真结果验证了提出方法的可行性和有效性.     

无人艇轨迹跟踪的预设性能抗扰控制研究

针对海洋环境干扰下的无人艇轨迹跟踪问题,提出一种预设性能轨迹跟踪抗扰控制方法。首先,该方法通过引入具有约束作用的性能函数设计预设性能反演控制器。同时采用干扰观测器精确补偿外界未知扰动,并引入带σ修正漏项自适应律对海洋环境干扰的界进行估计,实现了无人艇轨迹跟踪抗扰控制,且同时保证其暂态性能和稳态性能。然后根据李雅普诺夫稳...     

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 .