【技术实现步骤摘要】
一种基于多模式切换的移动机器人容错控制方法及设备
本专利技术属于移动机器人控制相关
，更具体地，涉及一种基于多模式切换的移动机器人容错控制方法及设备。
技术介绍
无轨自主移动机器人能够降低生产成本、提高生产效率，成功应用于装配、物流、公共卫生防疫乃至国防科技等领域，是智能制造业的重要支柱，其技术发展水平是一个国家工业智能化水平的重要标志，具有重要的战略意义。现有的无轨自主移动机器人普遍采用双驱差速轮、四驱麦轮及单舵轮等驱动方式，其中双驱差速轮无法平移，在物流停靠站密集的场景中需反复绕圈转向，效率低下，在大载荷应用场景下，运动速度低，而麦轮对底面平整度要求高，舵轮成本较高。相比以上驱动方式，四轮独立驱动、独立全转向的轮毂电机驱动方式在操作稳定性、灵活性、承载能力、地面适应性等方面具有明显优势。从四轮转角分配分析，全转向移动机器人可配置在原点回转(精确调整位姿)、斜行(点到点快速移动)以及可调节式阿克曼(兼顾移动和转弯)等模式，从而可避开奇异位形与障碍物，增强笛卡尔空间刚度。如文献“NiJ,HuJ,XiangCL....
【技术保护点】
1.一种基于多模式切换的移动机器人容错控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n(1)基于冗余驱动移动平台的多模式运行动力学模型和跟随误差，设计多模式切换监督判据；/n(2)基于多模式切换监督判据中的模式切换监督变量ξ(t)，构建控制目标评价函数；/n(3)基于所述控制目标评价函数来确定逻辑切换准则，所述逻辑切换准则为：/na如果下一阶段系统参考轨迹角度小于等于90度，则设定切换信号σ＝1，并且配置参数k＝-1，同时将虚拟前轮转向角δ
【技术特征摘要】
1.一种基于多模式切换的移动机器人容错控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)基于冗余驱动移动平台的多模式运行动力学模型和跟随误差，设计多模式切换监督判据；
(2)基于多模式切换监督判据中的模式切换监督变量ξ(t)，构建控制目标评价函数；
(3)基于所述控制目标评价函数来确定逻辑切换准则，所述逻辑切换准则为：
a如果下一阶段系统参考轨迹角度小于等于90度，则设定切换信号σ＝1，并且配置参数k＝-1，同时将虚拟前轮转向角δf(t)设置为90度，以便进行快速调整位姿；
b如果下一阶段系统参考轨迹角度大于90度，则通过以下公式进行多模式的切换控制：
其中，t表示当前时刻；(t+1)表示下一时刻；σ(t)为t时刻的切换信号；是以为变量构建的李雅普诺夫函数；是以跟随误差构建的滑模矩阵；为控制目标评价函数；τad表示系统模式平均驻留时间。
2.如权利要求1所述的基于多模式切换的移动机器人容错控制方法，其特征在于：步骤(3)后还包括对冗余驱动移动平台进行最优力矩分配的步骤。
3.如权利要求2所述的基于多模式切换的移动机器人容错控制方法，其特征在于：采用力矩分配寻优目标函数来实现对驱动轮的力矩分配，所述力矩分配寻优目标函数为：
式中，ΔFix(t)＝Fix(t+1)-Fix(t)表示两个时刻的力矩增量；Fix(t)为第i个轮在t时刻的驱动力矩；为偏航力矩的期望值；为当前寻优时间的力矩分配产生的偏航力矩；μ1，μ2，μ3为权重因子，满足μ1+μ2+μ3＝1。
4.如权利要求3所述的基于多模式切换的移动机器人容错控制方法，其特征在于：采用寻优算法对所述力矩分配寻优目标函数进行寻优，以得到故障情况下的最优驱动轮力矩分配序列。
5.如权利要求1-4任一项所述的基于多模式切换的移动机器人容错控制方法，其特征在于：σ＝1，表明移动机器人切换至原地回转模式；σ＝2，表明移动机器人切换至阿克曼模式；σ＝3，表明移动机器人切换至常规双阿克曼模式；σ＝4，表明移动机器人切换至斜行模式。
6.如权利要求1-4任一项所述的基于多模式切换的移动机器人容错控制方法，其特征在于：基于跟随误差确定的多模式切换监督判据中的模式切换监督变量ξ(t)的计算公式为：
式中，是ξ(t)的导数；γσ为系统能量衰减系数；ε为预先设定的正数。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：王书亭，谢远龙，蒋立泉，章小龙，孟杰，李鹏程，孙浩东，吴天豪，罗年猛，吴昊，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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