一种采用自抗扰控制技术的移动舞台轨迹跟踪控制方法技术

本发明专利技术公开了一种采用自抗扰控制技术的移动舞台轨迹跟踪控制方法，它采用自抗扰技术设计移动舞台的轨迹跟踪控制，设计自抗扰控制器，将多变量，强耦合的系统解耦为三个子系统，为子系统分别设计自抗扰控制器，将非线性系统做动态补偿线性化处理，提高系统的控制性能，并设计扩张状态观测器有效地将系统模型的不确定性量和系统内外部扰动量来实时估计并补偿，此方法对系统内外扰动以及模型不确定性均具有很强的抑制作用。

【技术实现步骤摘要】
一种采用自抗扰控制技术的移动舞台轨迹跟踪控制方法
本专利技术属于舞台控制
，涉及到移动舞台的轨迹跟踪控制，尤其是如何消除系统内部参数摄动和存在外部干扰扰动对移动舞台轨迹跟踪性能的影响，实现一种有效的采用自抗扰控制技术的移动舞台轨迹跟踪控制方法。
技术介绍
现代演出中，为了更好达到艺术效果，需要控制全向移动型舞台配合演员进行演出。全向移动舞台是一种四个全向轮耦合而成的全向移动平台，根据动力与转向控制需求共有八个电机组成，每个驱动轮上有独立的动力源，每个轴上均有独立的转向机构。这种结构的移动舞台具有转向半径小、转向稳定容易等特点，尤其适用于演出中复杂场景的布景需求。但针对全向移动平台的四轮运动控制系统，属于一个多变量、非线性、强耦合的复杂动态系统，对其控制方法的研究一直是一个难点，尤其在全向移动平台的轨迹跟踪控制上，目前使用的方法主要有滑膜控制、反步控制、模糊控制等。滑模变结构方法具有响应快、良好的瞬态性能和鲁棒性，广泛应用于轨迹跟踪控制，但易于出现抖振现象，直接影响控制效果。反步控制是较早的基于运动学考虑的轨迹跟踪控制方法，被广泛应用于跟踪问题，但其控制结构和设计过程较复杂，同时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用自抗扰控制技术的移动舞台轨迹跟踪控制方法，其特征在于所述方法包括以下过程：步骤1)建立移动舞台的运动学模型：移动舞台的结构复杂，是一个多变量、高耦合、非线性的欠驱动系统，要对其设计控制器，首先要建立合理的运动学模型，移动舞台的位姿由三量(x,y,θ)描述，建立移动舞台的运动学模型，如式(1)所示：

【技术特征摘要】
1.一种采用自抗扰控制技术的移动舞台轨迹跟踪控制方法，其特征在于所述方法包括以下过程：步骤1)建立移动舞台的运动学模型：移动舞台的结构复杂，是一个多变量、高耦合、非线性的欠驱动系统，要对其设计控制器，首先要建立合理的运动学模型，移动舞台的位姿由三量(x,y,θ)描述，建立移动舞台的运动学模型，如式(1)所示：对驱动轮线速度的控制量U计算如式(2)所示：其中：x--移动舞台在世界坐标系X轴的坐标值，y--移动舞台在世界坐标系Y轴的坐标值，θ--移动舞台在世界坐标系中的旋转角，θ0--车体对角边和侧边的夹角，对于结构固定的车体，θ0为某一定值，R--车体质心到转向结构旋转中心的距离，r--转向结构的旋转半径，w1、2、3、4--四个转向机构的旋转角速度，ρ1、2、3、4--四个转向机构与车体坐标系X轴的夹角；步骤2)建立移动舞台的轨迹跟踪误差模型，其过程包括：设在任意一个时刻，它在世界坐标系中的速度向量为取其在本体坐标系速度向量为记作[uvw]T，轨迹跟踪误差描述如式(3)所示：其中ur，vr分别表示通过轨迹分解，t时刻移动舞台沿车体坐标系X，Y轴的速度分量的期望值，θr表示车体旋转角速度的期望值；步骤3)多变量系统的解耦，过程包括：对于三输入-三输出系统记x＝[x1x2x3]Tf＝[f1f2f3]Tu＝[u1u2u3]T(5)引入“虚拟控制量”式子(4)变为系统中第i个通道的输入输出关系为在控制量U和输出量y之间并行的嵌入3个自抗扰控制器就能实现多变量的解耦控制；其中x1，x2，x3--三输入-三输出系统的状态量，u1，u2，u3--三输入-三输出系统的控制输入，y1，y2，y3--三输入-三输出系统的系统输出，f1，f2，f3--各通道扰动项，b11,b12,b13,b21,b22,b23,b31,b32,b33--系统增益因子；步骤4)设计自抗扰控制器，过程包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄光普，张文安，倪洪杰，杨佳琦，毛文勇，梁先鹏，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33