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

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。     

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。     

机器人滑模轨迹跟踪控制研究

传统的机器人滑模控制通常采用线性PD滑模和等速趋近率．本文基于指数趋近率并 采用PD+PID滑模策略进行机器人轨迹跟踪控制,即首先采用PD滑模,在达到该滑模后,再采 用PID滑模,取得了很好的效果,文章还对各种饱和函数减少抖振的效果进行了比较．     

机器人的非奇异终端神经滑模轨迹跟踪控制

针对具有不确定性的机器人系统,为提高系统的稳态跟踪精度,提出一种非奇异终端神经滑模轨迹跟踪控制方案.控制器采用改进的非奇异终端滑模面,并基于径向基函数神经网络自适应调整控制律的切换项,不但克服了在设计中需要知道系统不确定性的上界的限制,而且平滑了控制信号.可应用Lyapunov稳定性理论证明了系统的渐近稳定性和跟踪误差的渐近收敛性.仿真结果验证了控制方法不仅能够保证机器人系统轨迹跟踪控制的快速性和鲁棒性,而且有效地削弱了抖振,可见方案是可行且有效的.     

基于函数滑模控制器的机械手轨迹跟踪控制

提出一种基于函数滑模控制器(FSMC)的控制策略,用于不确定机械手的轨迹跟踪控制。首先,由动力学模型和滑模函数得到系统的不确定项;然后,利用RBF神经网络逼近系统不确定项,由于神经网络逼近存在误差,而且在初始阶段误差较大,设计函数滑模控制器和鲁棒补偿项对神经网络逼近误差进行补偿,以克服普通滑模控制器容易引起的抖振问题,同时提高系统的跟踪控制性能。基于李亚普诺夫理论证明了闭环系统的全局稳定性,仿真实验也验证了方法的有效性。     

基于函数滑模控制器的机械手轨迹跟踪控制

提出一种基于函数滑模控制器(FSMC)的控制策略,用于不确定机械手的轨迹跟踪控制。首先,由动力学模型和滑模函数得到系统的不确定项;然后,利用RBF神经网络逼近系统不确定项,由于神经网络逼近存在误差,而且在初始阶段误差较大,设计函数滑模控制器和鲁棒补偿项对神经网络逼近误差进行补偿,以克服普通滑模控制器容易引起的抖振问题,同时提高系统的跟踪控制性能。基于李亚普诺夫理论证明了闭环系统的全局稳定性,仿真实验也验证了方法的有效性。     

农业轮式移动机器人反演自适应滑模轨迹跟踪控制

为提高农业轮式移动机器人路径跟踪控制的鲁棒性,提出一种基于农业轮式移动机器人反演自适应滑模控制策略。运用反演控制设计其运动学控制律,保证位置跟踪误差渐进收敛到零;根据动力学模型,设计自适应滑模动力学控制律,实现农业轮式移动机器人左右轮平稳的运行;运用李雅普诺夫定理保证闭环系统的最终一致稳定性。仿真实验验证了该方法的有效性和优越性,能够实现正弦型曲线路径跟踪。     

基于全局视觉的轮式移动机器人轨迹跟踪控制

将视觉伺服控制思想引入到全局视觉条件下的轮式移动机器人轨迹跟踪控制中,提出一种基于消除图像特征误差的控制方法.讨论并推导了包含电机模型的非完整移动机器人动力学方程,设计了鲁棒速度跟踪控制器.实验结果证明了文中方法的有效性.􀁱     

非完整机器人Leader-Follower编队控制器设计

编队控制是多机器人协作的最重要的研究领域,其目的是控制组中的机器人的相对位置和方向,让机器人移动作为一个整体。Le-ader-follower策略已经广泛地应用到多机器人系统编队控制中。文中涉及了非完整移动机器人leader-follower编队控制问题,然后描述了基于leader-follower策略的控制方法,最后采用输入/输出反馈线性化方法设计控制器,以确保编队的渐进稳定。在保持理想的相对距离和转向角时,该控制器能够有效地稳定编队。仿真结果表明了该编队控制方案的有效性。     

一级倒立摆的滑模模糊变结构控制器设计

一级倒立摆是一个复杂非线性和系统。本文针对系统本身存在许多准确建模的因素,设计了基于滑模的模糊变结构控制器。仿真结果表明该控制系统对于外部扰动和参数摄动具有良好的鲁棒性。     

PDC Control Design for Non-holonomic Wheeled Mobile Robots with Delayed Outputs

This paper presents a new technique for tracking-error model-based Parallel Distributed Compensation (PDC) control for non-holonomic vehicles where the outputs (measurements) of the system are delayed and the delay is constant. Briefly, this technique consists of rewriting the kinematic error model of the mobile robot tracking problem into a TS fuzzy representation and finding a stabilizing controller by solving LMI conditions for the tracking-error model. The state variables are estimated by nonlinear predictor observer where the outputs are delayed by a constant delay. To illustrate the efficiency of the proposed approach a comparison between the TS fuzzy observer and the nonlinear predictor observer is shown. For this study the reference trajectory is built by taking into account the acceleration limits of the mobile robot. All experiments are implemented on simulation and the real-time platform.     

非完整机器人Leader-Follower编队控制器设计

编队控制是多机器人协作的最重要的研究领域,其目的是控制组中的机器人的相对位置和方向,让机器人移动作为一个整体.Le-ader-follower策略已经广泛地应用到多机器人系统编队控制中.文中涉及了非完整移动机器人leader-follower编队控制问题,然后描述了基于leader-follower策略的控制方法,最后采用输入/输出反馈线性化方法设计控制器,以确保编队的渐进稳定.在保持理想的相对距离和转向角时,该控制器能够有效地稳定编队.仿真结果表明了该编队控制方案的有效性.     

A Numerical Approximation‐Based Controller for Mobile Robots with Velocity Limitation

In this paper the problem of trajectory tracking considers that the values of the control actions do not exceed a maximum allowable value and the zero convergence of tracking errors is demonstrated. The control law is based on a linear algebra approach. First, the desired trajectories of some state variables are determined by analyzing the conditions for a system of linear equations to have an exact solution. Therefore, the control signals are obtained by solving the system of linear equations. The optimal controller parameters are selected through nonlinear programming so as to prevent the saturation of the control actions. Experimental results are presented and discussed, demonstrating the controller's good performance. Finally, the performance of the proposed controller is compared with a fuzzy controller, and all the results are validated through experimental laboratory tests.     

数控机床位置伺服系统新型变结构控制器的设计

介绍了数控机床位置伺服系统新型变结构控制器的设计。仿真结果表明，该变结构控制器能在不影响系统性能的情况下有效地消除抖动现象。     

轮式移动机器人预见预测运动控制

针对移动机器人的运动控制问题,该文采用预见预测控制方法加以解决。利用三阶Bezier曲线作为路径生成器生成目标轨迹,并据此设计了最优预见控制器作为系统的前馈补偿;使用扩展卡尔曼滤波器作为预测模型,基于广义预测控制(GPC)实现了PPC运动控制器的设计。仿真实验结果证明了该方法的有效性。     

基于动力学模型的轮式移动机器人电机控制

针对移动机器人两路电机协同控制问题,提出基于动力学模型的轮式移动机器人电机控制律 （DMMC）．首先推导出质心位置不一定在几何中心的移动机器人运动学模型和动力学模型,并求解出两轮速 度与力矩之间的非线性微分方程．然后,基于两轮速度与力矩间非线性微分方程、电机电气方程和电机机电 方程,推导出移动机器人系统状态方程．最后采用极点配置得到I 型状态反馈控制律．仿真显示,DMMC 法实 现了对输入指令的零稳态误差快速响应．     

Minimum-Energy Translational Trajectory Generation for Differential-Driven Wheeled Mobile Robots

Mobile robots can be used in many applications, such as exploration, search and rescue, reconnaissance, security, and cleaning. Mobile robots usually carry batteries as their energy source and their operational time is restricted by the finite energy available from the batteries. Therefore, energy constraints are critical to the service time of mobile robots. This paper investigates the minimum-energy control problem for translational trajectory generation, which minimizes the energy drawn from the batteries. Optimal control theory is used to find the optimal velocity trajectory in analytic form. To demonstrate energy efficiency obtainable, we performed simulations of minimum-energy velocity control and compared the results with loss-minimization control and energy-optimal trapezoidal velocity profiles. Simulation results showed that significant energy savings can be achieved, of up to 9% compared with loss-minimization control and up to 10% compared with energy-optimal trapezoidal velocity profile. We also performed an actual robot experiment using Pioneer 3-AT platform to show the validity of the proposed minimum-energy velocity control. The experimental results revealed that the proposed minimum-energy velocity control can save the battery energy up to 10% compared with loss-minimization control. Categories (3): Robot control, (5): RobotMotion Planning     

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。