基于车体加速度反馈的轮式移动机器人轨迹跟踪控制研究

本文分析了轮式移动机器人在运行过程中由于动力 学不确定性引起的力矩扰动，并提出了一种基于传感器的移动机器人控制方法．在利用线加 速度传感器实时测量机器人车体加速度信号的基础上，实现了车体加速度反馈控制，实验 证明了该方法的有效性．     

状态反馈精确线性化在电液伺服位置控制系统中的应用研究

电液伺服系统是一种非线性系统。本文对采用状态反馈精确线性化方法来控制电液伺服系统的可行性进行了分析,根据该电液伺服位置控制系统的组成和工作原理建立了数学模型,并基于状态反馈精确线性化理论结合最优控制原理进行了系统设计与仿真。仿真结果表明,采用状态反馈精确线性化方法和最优控制理论,可使该电液伺服位置系统具有较好的位移跟踪线性度和较高的稳态精度。     

非完整移动机器人目标环绕动态反馈线性化控制

本文针对多个非完整移动机器人对静止或运动目标的环绕追踪问题进行研究.每个机器人仅通过自身和其相邻的机器人的位置与方向信息以及所追踪的目标的位置信息来协调其运动.首先,提出了一种基于动态反馈线性化方法的分布式控制策略,并引入一个控制机器人之间相对角间距的非线性函数,控制机器人间的相对角间距.使多个机器人能够以期望的与目标之间的相对距离、环绕速度和机器人之间的相对角间距对目标进行追踪.然后,利用Lyapunov工具对控制算法进行了渐近稳定性和收敛性分析.最后构建了多移动机器人实验平台,进行了数值仿真和实验验证,仿真和实验的运行结果表明了所提出算法的有效性.     

轮式移动机器人的位置量测输出反馈轨迹跟踪控制

针对机器人的姿态角难以精确测量的困难,本文研究基于位置测量的轮式移动机器人的轨迹跟踪问题.首先提出一种利用机器人的位置信息估计其姿态角的降维状态观测器,当机器人的线速度严格大于零时,可保证姿态角观测误差的指数收敛.然后给出一种新的状态反馈轨迹跟踪控制律,当参考轨迹满足一定的激励条件时,可以保证机器人的线速度严格大于零且跟踪误差全局渐近收敛.进一步结合姿态角观测器和状态反馈控制律,得到一种输出反馈轨迹跟踪控制算法.理论分析表明,当参考轨迹满足一定的激励条件时,所提出的输出反馈控制算法可以保证跟踪误差的全局渐近收敛.最后对所提出的姿态角观测器、状态反馈和输出反馈轨迹跟踪控制算法进行了仿真验证,证实了算法的有效性,并且当存在位置测量误差时,所提出的输出反馈轨迹跟踪控制算法仍可以保证机器人对参考轨迹的实际跟踪.     

BUCK变换器带恒功率负载反馈精确线性化控制

对BUCK交换器带恒功率负载系统的非线性控制进行了研究.根据恒功率负载的非线性特性,推导出BUCK变换器带恒功率负载的精确线性化反馈控制规律,设计了系统非线性控制器.用SABER软件对控制律进行了仿真,结果表明反馈精确线性化技术可以实现对BUCK变换器带恒功率负载的控制,在电源及负载大范围变化时,保证系统的稳定运行,具有大信号稳定特性.     

四旋翼吊挂运输系统动态反馈线性化轨迹控制

三维空间下的四旋翼吊挂运输系统是一种欠驱动、强耦合、多变量的非线性系统. 根据系统的动力学特点, 将系统分解为双质点系绳连接子系统和四旋翼姿态控制子系统. 选择与系统自由度维数相同的广义坐标并基于虚位移原理计算对应的广义力, 从而建立系统的拉格朗日动力学方程. 利用微分平滑特性证明了运输系统存在平凡零动态, 因此可通过动态反馈转化为线性和能控系统. 经过2次动态扩展和变量代换, 原系统扩展为总相对阶等于系统状态维度的线性能控系统. 基于赫尔维茨稳定性判据, 设计了跟踪误差指数收敛的动态反馈控制律. 该方法可作为一类非线性系统控制器设计的标准方法. 最后以三维空间的螺旋曲线及水平面内频率变化的圆周曲线为参考轨迹进行仿真, 仿真结果验证了控制系统的有效性.     

改进的Backstepping在移动机器人轨迹跟踪中的应用

以四轮移动机器人的运动学模型为研究对象,基于BackStepping的设计思想,通过构造一种简单的中间虚拟反馈变量,同时结合Lyapunov直接法设计了一种移动机器人轨迹跟踪控制律,并证明了系统在设计控制律下的全局稳定性;但控制律中含有未知参数,不同的参考轨迹都要重新调节才能达到良好的跟踪效果,因此利用极点配置的方法对这些参数进行了优化整定,从而保证了控制器的自适应性;文中以直线和圆为参考轨迹做了仿真实验;仿真结果表明该算法具有快速,精确,全局稳定的良好特性。     

轮式移动机器人的数据驱动轨迹跟踪滑模约束控制

针对有输入饱和约束的轮式移动机器人(WMR)的轨迹跟踪问题,提出一种抗饱和无模型自适应积分终端滑模控制方案.该方案基于紧格式动态线性化技术,构建WMR系统的在线数据驱动模型.在积分终端滑模控制器设计过程中,引入动态抗饱和补偿器,以解决WMR系统轨迹跟踪过程中执行器饱和问题.控制器设计仅利用控制系统的输入输出数据,与WMR系统模型信息无关.因此,针对不同类型的WMR系统,该方案均可实现.最后,通过仿真实验将所提出的方法与PID方法的控制效果进行对比,仿真结果表明,所提出的控制算法的跟踪误差更小且响应速度更快.     

基于反馈线性化同步伺服电机鲁棒跟踪控制

为了保证具有不确定非线性的PM同步伺服电机驱动系统的稳定性,确保闭环系统的输出准确跟踪期望输出并减少不确定项对该驱动系统的影响,利用Lyapunov稳定性理论,设计了一种基于反馈线性化的鲁棒跟踪控制器,并作了相应的仿真研究。仿真结果表明,该控制器不仅确保闭环系统的输出按指数规律跟踪期望输出,而且保证闭环系统状态的一致最终有界。该控制器设计简单,易于实现,具有很好的实用性。     

移动机器人数学模型近似线性化及反馈镇定

研究了非线性控制理论中的近似线性化方法在移动机器人控制上的应用问题。针对机器人控制领域中多输入多输出(MIMO)仿射非线性系统,研究了一种基于平衡流形的近似线性化算法,并用此算法解决了一类完整约束正交轮式全方位移动机器人(WMR)的镇定问题。仿真分析表明,此方法不仅能够实现系统的镇定,而且降低了因平街工作点变动给系统稳定性带来的影响,同时也大大地简化了对非线性系统的综合设计过程,具有良好的控制效果和实用性。     

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.􀁱     

滑动控制理论在机器人运动轨迹控制中的应用

本文提供了滑动控制理论在机械手运动轨迹控制中的最新研究成果,对具有线性插入的滑动控制方法的实际应用进行了有意义的研究和探索.实验结果表明,滑动控制方法对机械手运动轨迹的控制有较强的实际意义.     

基于视觉的移动机器人地面轨线跟踪导航研究

地面轨线跟踪是机器人视觉导航控制基本技术之一．文中针对曲率变化较大的地面轨线跟踪提出了一种新的状态控制方法．该方法从图像中提取参考轨线的方向和幅度参数作为状态控制的输入，调整速度和转速实现跟踪控制．为改善控制性能，当由于摄像机倾角较大而引起的图像畸变较大时，利用射影变换把参考轨线参数从图像坐标系映射到机器人坐标系，而无须提供位置、曲率等参数．实验表明该方法控制效果良好．     

一种机器人轨迹跟踪控制的迭代学习方法

本文提出了一种新的迭代学习策略并详细报告了在1台实验用机器人上的实验结果．这 个方法的特点是对于动力学参数未知的系统, 可以通过实验方便地确定满足收敛条件的学习 控制器参数． 因此,它具有实用价值, 并有可能将其使用范围推广到除机器人规迹控制外的 其它控制领域.     

AN ALGORITHM FOR DIGITAL IMPLEMENTATION OF TRAJECTORY TRACKING CONTROLLERS

In this work, we study the problem of the digital implementation of continuous‐time solutions to the trajectory tracking control problem for nonlinear systems. We exhibit an example that shows that, in general, no proper behavior of the tracking error can be expected when these solutions are implemented via the Sampling and Zero Order Hold technique. Inspired in some constructions developed in the context of Positional Games, we present a sampled‐data controller that, based on a continuous‐time solution of the tracking problem, assures semiglobal practical stability of the tracking error, with final error arbitrarily small if we choose a suitable sampling period. The controller is robust with respect to small external disturbances and small errors in the measurements.     

关于机器人动力学模型的线性化

本文给出了一种沿标称轨迹线性化机器人动力学模型的有效方法.方法具有简单、系统、以及计算量小的优点。对于一个具有6自由度的机器人,用本文的方法建立它的线性化动力学模型(包括沿标称轨迹的广义力计算)所需要的最大计算量为2600个乘法与2711个加法,它可以在微型或小型计算机上实时实现。在计算上,本文的方法是现存所有方法中计算速度最快的.     

机器人抓取运动目标的轨迹规划方法

本文讨论了机器人在抓取运动目标前的接近轨迹规划问题，给出了一种新的在平面上抓取目标的方案。这种方案适用于机器人接近作直线运动或轨迹已知的平面曲线运动的目标的轨迹规划。本文还研究了当目标沿直线以不同速度运动时机器人手爪要抓取它而必须达到的最小末端速度，最后给出了一些仿真结果。     

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.     

机器人轨线跟踪的视觉与控制集成方法

针对视觉引导的机器人轨线跟踪控制问题,结合视觉传感器的测量特点提出了视觉与控制集成的控制方案,在跟踪轨线切向实现等速度控制,而在法向实现位置控制,这一法向位置误差容易由采样图象直接获得,采用一并行控制器可实现伺服级上的视觉引导,使系统跟踪性能得到明显提高,在小视场条件下(26.4mm×26.4mm)跟踪速度达到250mm/s.