多个轮式移动机器人沿同一轨迹曲线运动的编队控制研究

针对多个轮式移动机器人在狭长路段的编队运动,在领航-跟随法的框架下,研究了含输出约束的多个轮式移动机器人的编队控制设计问题。提出的控制策略可在系统受到外界干扰时,实现领航者和跟随者沿同一目标轨迹曲线运动并保持一定的距离。对于领航者,设计了基于动态跟踪目标的控制器,将原跟踪控制问题转化为对轨迹曲线曲率的跟踪。对于跟随者,基于运动中领航者与跟随者之间的几何关系,利用虚拟结构方法和障碍李雅普诺夫函数方法设计了一种鲁棒控制器,保证了跟随误差在一定范围,且使所有跟随者都能精确完成编队运动任务。数值模拟结果表明了所提控制策略的有效性。

移动小车轨迹跟踪的力矩控制

讨论了移动小车的轨迹跟踪控制。在速度控制的基础上，利用控制Ｌｙａｐｕｎｏｖ函数（ｃｌｆ），基于小车动力学模型设计具有渐近收敛性的力矩反馈控制律，使之具有更广泛的工程实践意义。仿真结果表明了该控制律的有效性。

一种非链式非完整球形机器人的反步轨迹跟踪控制器(英文)

与其他传统的非完整系统(如轮式机器人和飞行机器人)不同,球形机器人不是链式系统,缺乏有效的轨迹跟踪方法。球形机器人 BHQ-2 可用于无人环境的探测,以该机器人为研究对象,研究了它的动力学轨迹跟踪问题。采用反步法设计了 BHQ-2 机器人的轨迹跟踪控制器,并基于 Lyapunov 稳定性理论证明了该轨迹跟踪控制器的收敛性,最后用数值仿真验证了它的有效性。

轮式移动机器人轨迹跟踪控制

基于轮式移动机器人的运动学模型,以速度为控制量,采用控制Lyapunov函数设计出一种具有全局渐近稳定的速度跟踪控制器。仿真结果证明了该方法的有效性。

车体振动弹药传输机械臂的有界轨迹跟踪控制

针对传统PID控制器未能考虑车体振动带来的不确定性外部摄动的影响,且存在控制性能依赖高控制输入、驱动容易饱和的缺点,基于计算力矩法与一种基于隐式Lyapunov函数的控制律,提出一种新的弹药传输机械臂轨迹跟踪控制方法.控制器的增益是系统误差变量的可微函数,随着实际轨迹逐渐趋向于期望轨迹,该增益逐渐趋向于无穷大,但是控制输入始终满足给定的约束.数值求解系统的动力学方程中采用牛顿迭代法与龙格库塔法交叉迭代.结果显示,所设计的控制器可以有效抑制车体振动的影响,实现了弹药传输机械臂的渐进轨迹跟踪控制,具有良好的鲁棒性.

柔性关节机械臂的非线性控制策略研究

针对外部干扰情况下的柔性关节机械臂非线性动力学模型,提出一种基于反演设计思想的递阶控制策略。把电机的输出角度向量作为关节子系统的控制变量,设计虚拟电机角度向量实现关节轨迹跟踪,同时在反演正定函数中综合积分项消除轨迹跟踪误差。计算实际的关节电机输出力矩,使电机输出角度跟踪虚拟控制量,通过设计自适应滑模变结构控制器消除系统不确定因素的影响。基于李雅普络夫稳定性理论证明系统的稳定性和轨迹跟踪误差的收敛性。

基于滑模变结构的异步电机直接转矩控制系统研究

针对异步电机传统直接转矩控制系统转矩脉动过大,及电机参数变化和负载波动等因素使调速性能变差的问题,提出了用滑模变结构速度调节器代替传统的PI速度调节器,并根据异步电机在同步静止坐标系下的数学模型和滑模变结构理论设计了一种基于转矩误差和磁链误差的滑模控制器,利用获得的参考电压矢量,通过空间电压矢量调制得到逆变器开关控制信号。MATLAB仿真验证了该控制策略能有效减小转矩脉动和磁链脉动,在保证逆变器开关频率恒定的同时,对系统参数摄动和外部干扰表现出较强的鲁棒性。

非完整移动机械手的鲁棒控制及仿真研究

针对非完整移动机械手的模型参数不确定性提出了一种基于Lyapunov理论的鲁棒阻尼控制算法。在选定系统Lyapunov函数的基础上,证明了所选取的移动平台和机械手的控制力矩输入使系统全局渐进稳定。其中,输入力矩的计算仅依赖给定期望轨迹和传感器反馈数据且需要整定的参数少,在移动机械手的动力学模型参数未知情况下,保证闭环系统的稳定,使系统状态以任意小误差跟踪给定的期望轨迹。通过对闭环系统进行仿真实验,证明控制算法的有效性。

基于反步法的移动机器人鲁棒跟踪控制

以四轮移动机器人为研究对象,建立了机器人完整的数学模型,包括运动学模型、动力学模型以及驱动电机模型。在机器人数学模型的基础上,采用反步法的思想设计具有全局收敛特性的鲁棒轨迹跟踪控制器,设计中考虑了驱动电机模型使控制器更符合实际控制要求,并将其分解为运动学控制器、动力学控制器以及电机控制器三部分,降低了控制器设计的难度。构造了系统的李雅普诺夫函数,证明了该类型移动机器人在所得控制器作用下,能实现对给定轨迹的全局渐近追踪。仿真实验结果表明基于反步法的控制器是有效的。

基于反步法的轮式移动机器人轨迹跟踪控制算法

针对轮式移动机器人轨迹跟踪控制问题,提出一种通过反步设计方法并结合轮式移动机器人运动学和动力学模型设计的速度控制率。这一方法是通过建立轮式移动机器人的运动学和动力学数学模型,推导机器人本体坐标系下的轨迹跟踪误差表达式,根据轨迹跟踪误差设计虚拟速度控制率,依据反步设计方法,设计满足基于动力学模型下力矩控制的速度控制率,然后构造跟踪误差的Lyapunov函数,通过Lyapunov函数的稳定性原理证明了轮式移动机器人轨迹跟踪误差的全局收敛。通过MATLAB进行仿真,仿真结果表明实际轨迹可以良好地跟踪期望的圆形轨迹,验证了设计的速度控制方法的正确性和可行性。

基于分段模糊Lyapunov函数的轮式移动机器人轨迹跟踪控制

研究了具有控制输入约束和外部干扰的轮式移动机器人的轨迹跟踪问题.在轨迹跟踪位姿误差的T-S模型和并行分布补偿框架下,利用分段模糊Lyapunov理论给出了满足控制输入约束的H∞控制器设计方法,并证明了闭环系统的稳定性.仿真结果验证了所提方法的有效性.

非完整约束下的轮式移动机器人轨迹跟踪

研究轮式移动机器人运动控制中非完整约束系统的轨迹跟踪性能。从非完整约束定义入手,通过非完整约束系统的判据和特点,推导几类典型的轮式移动机器人的运动学模型。通过一类控制Lyapunov函数来构造系统的控制器。利用Matlab/Simulink建立了非完整约束下的二轮和三轮机器人运动学模型,设计控制器实现机器人对圆形轨迹的跟踪。仿真结果显示:该控制器轨迹跟踪性能为稳态。通过轨迹曲线得到2种机器人的运动特点和相互关系。