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相似文献
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1.
杨芳  王朝立 《自动化学报》2011,37(7):857-864
研究了带有固定在天花板上的摄像机系统的非完整动态移动机器人的镇定问题. 首先, 利用针孔摄像机模型引入了基于摄像机目标的视觉伺服运动学模型,并针对该运动学模型给出了一个运动学镇定控制器. 然后,在摄像机参数不确定的情形下设计了一个自适应滑模控制器实现了不确定动态移动机器人的镇定. 提出的控制器不仅对结构不确定性如质量变化, 而且对无结构不确定性如外部扰动都具有鲁棒性. 通过Lyapunov方法严格证明了提出的控制系统的稳定性和估计参数的有界性. 仿真结果证实了控制律的有效性.  相似文献   

2.
针对具有未知的滑动与打滑的轮式移动机器人(WMR),提出了一种基于自抗扰思想的跟踪控制策略.首先建立了滑动与打滑条件下的轮式移动机器人动力学模型.其次,由反步法设计运动学控制器,基于模型设计线性扩张观测器和动力学控制器,并给出了控制器稳定性分析.最后与积分滑模控制进行了仿真对比,结果表明该控制方法的误差收敛速度更快.观测器能够精确估计滑动与打滑及动力学不确定性对机器人的扰动,提高了轮式移动机器人轨迹跟踪的鲁棒性.  相似文献   

3.
针对基于未校准顶置摄像机的非完整移动机器人视觉伺服镇定问题,首先从标准机器人运动学模型以及视觉空间与工作空间的转换得到视觉平面上的机器人运动学模型,而后根据视觉空间的运动学的速度误差以及视觉空间的机器人的动力学模型设计了一个自适应控制器,而且控制器具有鲁棒性,控制器中的鲁棒项函数用以抑制动力学的扰动,摄像机估计值用以估计未知的摄像机参数,动力学的惯性参数估计值用以消除动力学参数的不确定性.控制系统的稳定性以及参数估计值的有界性由李雅普诺夫定理证明.仿真结果用于说明控制律的有效性.  相似文献   

4.
针对含运动学未知参数以及动力学模型不确定的非完整轮式移动机器人轨迹跟踪问题,基于Radical Basis Function(径向基函数)神经网络,提出了一种鲁棒自适应控制器.首先,考虑移动机器人运动学参数未知的情况,提出了一种含自适应参数的运动学控制器,用以补偿参数不确定性导致的系统误差;其次,利用神经网络控制技术,对于机器人在移动中动力学模型不确定问题,提出了一种具有鲁棒性的动力学控制器,使得移动机器人可以在不知道具体动力学模型的情况下跟踪到目标轨迹;最后利用Lyapunov稳定性理论证明了整个系统的稳定性.通过数值仿真验证了所设计的控制器的可行性.  相似文献   

5.
针对纵向滑动参数未知的轮式移动机器人的轨迹跟踪问题,提出一种自适应跟踪控制策略.利用两个未知参数来描述移动机器人左右轮的纵向打滑程度,建立了产生纵向滑动的差分驱动轮式移动机器人的运动学模型;设计了补偿纵向滑动的自适应非线性反馈控制律;应用 Lyapunov 稳定性理论与 Barbalat 定理证明了闭环系统的稳定性;同时,提出了一种由极点配置方法在线调整控制器增益的方法.仿真结果验证了所提出控制方法的有效性.  相似文献   

6.
不确定曲面上非完整移动机器人的鲁棒镇定   总被引:1,自引:1,他引:0  
针对在不确定曲面上运动的非完整轮式移动机器人设计了鲁棒实际镇定控制律,使得机器人系统具有对曲面而引入的重力干扰的鲁棒性。设计过程中使用参数有界但未知的二次曲面来近似不确定曲面。整个设计过程构建于李群,综合了横截函数方法、积分器backstepping和Lyapunov重设计技术.在讨论了轮式移动机器人的运动学子系统对李群SE(2)的标准群运算的左不变性之后,构造了一个有界横截函数,由它确定了相应的嵌入目标子流形.然后,对移动机器人的运动学误差系统设计了光滑的“虚拟”镇定律,使得误差变量指数镇定,从而也将机器人运动学子系统的状态镇定到先前定义的目标子流形.最后,使用积分器backstepping将该光滑“虚拟”控制律拓展到标称动力学系统,并通过重设计,得到鲁棒实际镇定控制律.仿真结果验证了算法的有效性.  相似文献   

7.
移动机器人自适应视觉伺服镇定控制   总被引:2,自引:0,他引:2  
对有单目视觉的移动机器人系统,提出了一种自适应视觉伺服镇定控制算法;在缺乏深度信息传感器并且摄像机外参数未知的情况下,该算法利用视觉反馈实现了移动机器人位置和姿态的渐近稳定.由于机器人坐标系与摄像机坐标系之间的平移外参数(手眼参数)是未知的,本文利用静态特征点的位姿变化特性,建立移动机器人在摄像机坐标系下的运动学模型.然后,利用单应矩阵分解的方法得到了可测的角度误差信号,并结合2维图像误差信号,通过一组坐标变换,得到了系统的开环误差方程.在此基础之上,基于Lyapunov稳定性理论设计了一种自适应镇定控制算法.理论分析、仿真与实验结果均证明了本文所设计的单目视觉控制器在摄像机外参数未知的情况下,可以使移动机器人渐近稳定到期望的位姿.  相似文献   

8.
针对全向移动机器人轨迹跟踪控制中存在未知轮子打滑干扰问题,设计自抗扰反步控制器.首先,建立存在轮子打滑扰动的全向移动机器人的运动学模型;然后,融合自抗扰控制技术与反步控制技术,设计基于全向移动机器人运动学模型的轨迹跟踪控制器,该控制器分别从纵向控制、横向控制及姿态控制上对打滑干扰进行实时估计与补偿;最后,利用Lyapunov定理分析闭环系统的稳定性并通过仿真实验验证了所提出控制算法的有效性和鲁棒性.  相似文献   

9.
杨芳  王朝立 《控制工程》2012,19(2):258-261
具有未校准视觉参数的非完整移动机器人的运动学系统具有参数不确定性,较一般的运动学系统更加复杂.基于视觉反馈、Barbalat's定理和Lyapunov直接方法,研究了具有未标定摄像机参数的非完整移动机器人的轨迹跟踪问题.首先,利用固定在天花板上的针孔摄像机透视投影模型,提出了一种新的基于视觉伺服的移动机器人运动学跟踪误差模型;基于这个模型,提出了一种新的与未知视觉参数无关的动态反馈跟踪控制器.该控制器不仅保证系统的状态渐近跟踪给定参考轨迹,而且控制器是全局的,通过Lyapunov方法严格证明了闭环系统的稳定性.在惯性系和图像坐标系下讨论跟踪问题,使问题变的简单且设计的控制器更加有用.最后,仿真结果证实了所提出的控制器的有效性.  相似文献   

10.
周波  戴先中  韩建达 《机器人》2011,33(3):265-272
针对野外移动机器人的滑动效益建模和补偿控制问题进行了研究.以履带式移动机器人为研究对象,将履带和地面之间的滑动效应建模为时变的滑动参数,由此建立起带滑动参数的机器人运动学和动力学模型,并采用基于方根无色卡尔曼滤波(SR-uKF)的在线非线性估计方法对机器人的位姿和滑动参数进行联合估计.在此基础上,提出了一种基于动态反馈...  相似文献   

11.
A robust adaptive controller for a nonholonomic mobile robot with unknown kinematic and dynamic parameters is proposed. A kinematic controller whose output is the input of the relevant dynamic controller is provided by using the concept of backstepping. An adaptive algorithm is developed in the kinematic controller to approximate the unknown kinematic parameters, and a simple single-layer neural network is used to express the highly nonlinear robot dynamics in terms of the known and unknown parameters. In order to attenuate the effects of the uncertainties and disturbances on tracking performance, a sliding mode control term is added to the dynamic controller. In the deterministic design of feedback controllers for the uncertain dynamic systems, upper bounds on the norm of the uncertainties are an important clue to guarantee the stability of the closed-loop system. However, sometimes these upper bounds may not be easily obtained because of the complexity of the structure of the uncertainties. Thereby, simple adaptation laws are proposed to approximate upper bounds on the norm of the uncertainties to address this problem. The stability of the proposed control system is shown through the Lyapunov method. Lastly, a design example for a mobile robot with two actuated wheels is provided and the feasibility of the controller is demonstrated by numerical simulations.  相似文献   

12.
In this article, the stabilization problem is investigated for dynamic nonholonomic systems with unknown inertia parameters and disturbances. First, to facilitate control system design, the nonholonomic kinematic subsystem is transformed into a skew‐symmetric form and the properties of the overall systems are discussed. Then, a robust adaptive controller is presented in which adaptive control techniques are used to compensate for the parametric uncertainties and sliding mode control is used to suppress the bounded disturbances. The controller guarantees the outputs of the dynamic subsystem (the inputs to the kinematic subsystem) to track some bounded auxiliary signals which subsequently drive the kinematic subsystem to the origin. In addition, it can also be shown all the signals in the closed loop are bounded. Simulation studies on the control of a unicycle wheeled mobile robot are used to show the effectiveness of the proposed scheme. © 2001 John Wiley & Sons, Inc.  相似文献   

13.
针对模型参数未知和存在有界干扰的非完整移动机器人的轨迹跟踪控制问题,本文提出了一种鲁棒自适应轨迹跟踪控制器方法.非完整移动机器人的控制难点在于它的运动学系统是欠驱动的.针对这一难点,本文利用横截函数的思想,引入新的辅助控制器,使得非完整移动机器人系统不再是一个欠驱动系统,缩减了控制器设计的难度,进而利用非线性自适应算法和参数映射方法构造李雅谱诺夫函数.通过李雅普诺夫方法设计控制器和参数自适应器,从而使得非完整移动机器人的跟随误差任意小,即可以任意小的误差来跟随任意给定的参考轨迹.仿真结果证明了方法的有效性.  相似文献   

14.
We consider the position and force regulation problem for a soft tip robot finger in contact with a rigid surface under kinematic and dynamic parametric uncertainties. The reproducing force is assumed to be related to the displacement through a nonlinear function whose characteristics are unknown, but both the actual displacement and force can be directly measured. Kinematic uncertainties concern the rigid surface orientation and the contact point location. Kinematic parameters involved in the contact point location concern the length from the last joint to the contact point and the rest of the link lengths in the general case. An adaptive controller with a composite update parameter law is proposed, and the asymptotic stability of the force and estimated position errors under dynamic and kinematic uncertainties is shown for the planar case. Simulation results for a three‐degrees‐of‐freedom planar robotic finger are presented. © 2002 Wiley Periodicals, Inc.  相似文献   

15.
In this paper, a robust adaptive tracking controller is proposed for a nonholonomic wheeled mobile robot (WMR) in the presence of unknown wheel slips. The role of the Gaussian wavelet network in this proposed controller is to approximate unknown smooth nonlinear dynamic functions due to no prior knowledge of the dynamic parameters of the WMR. In addition, one robust law is employed at the kinematic level so as to compensate the harmful effects of the unknown wheel slips, and another robust law is used at the dynamic level to overcome total uncertainties caused by dynamic parameter variations, external disturbances, etc. The stability of the whole closed-loop control system is proved in accordance with Lyapunov theory and Barbalat's lemma. Ultimately, the simulation results are shown in comparison with those of another control method under the same condition to confirm the validity and efficiency of this proposed control method.  相似文献   

16.
不校准视觉参数的非完整运动学系统的鲁棒指数镇定   总被引:1,自引:0,他引:1  
梁振英  王朝立 《控制与决策》2011,26(7):998-1003
基于视觉反馈和非完整(1,2)型移动机器人的标准链式形式,探讨了具有不校准视觉参数的机器人的鲁棒镇定问题,得到了这种机器人在图像平面内新的非完整运动学系统的不确定链式模型.借助于状态缩放和切换技术,对非完整不确定链式模型提出了新的指数镇定的时变反馈控制器,并给出了指数镇定的严格证明.仿真结果验证了控制器设计的有效性.  相似文献   

17.
This paper presents an adaptive polar-space motion controller for trajectory tracking and stabilization of a three-wheeled, embedded omnidirectional mobile robot with parameter variations and uncertainties caused by friction, slip and payloads. With the derived dynamic model in polar coordinates, an adaptive motion controller is synthesized via the adaptive backstepping approach. This proposed polar-space robust adaptive motion controller was implemented into an embedded processor using a field-programmable gate array (FPGA) chip. Furthermore, the embedded adaptive motion controller works with a reusable user IP (Intellectual Property) core library and an embedded real-time operating system (RTOS) in the same chip to steer the mobile robot to track the desired trajectory by using hardware/software co-design technique and SoPC (system-on-a-programmable-chip) technology. Simulation results are conducted to show the merit of the proposed polar-space control method in comparison with a conventional proportional-integral (PI) feedback controller and a non-adaptive polar-space kinematic controller. Finally, the effectiveness and performance of the proposed embedded adaptive motion controller are exemplified by conducting several experiments on steering an embedded omnidirectional mobile robot.  相似文献   

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