速度和转矩约束下的轮式移动机器人轨迹跟踪控制方法技术

本发明专利技术公开了速度和转矩约束下的轮式移动机器人轨迹跟踪控制方法。本发明专利技术首先考虑轮式移动机器人的质心和驱动轮中点之间的位移，建立了实际的运动学模型和动力学模型，在此基础上，基于一阶滤波方法，提出了一种新的有界运动学控制器，以保持轨迹跟踪误差渐近稳定，使轮式移动机器人的实际运动轨迹能够跟踪期望轨迹；然后，基于速度的轨迹跟踪误差，设计一个新的动力学控制器，使轮式移动机器人的实际速度能够遵循运动学控制器的输出，而不违反速度和转矩约束；最后通过仿真实验表明提出的方法使轮式移动机器人的跟踪精度好、跟踪速度快。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机器人的轨迹跟踪控制，特别是涉及一种速度和转矩约束下的轮式移动机器人轨迹跟踪控制方法。

技术介绍

1、随着现代制造业和物流业的不断发展，轮式移动机器人因其简单性和多功能性得到了广泛的应用。独特的设计使其能够在室内和室外环境中导航，成为了材料运输、检查和监视等任务的重要工具。在过去的几十年里，轮式移动机器人也吸引了许多研究人员的注意。轨迹跟踪控制作为轮式移动机器人应用中的一个基本问题，可以帮助机器人实现更精准的导航。在轮式移动机器人轨迹跟踪领域，已经提出了许多控制方法，例如：滑模控制方法、反步法、自适应控制方法、神经网络控制方法、模糊控制方法、鲁棒控制方法、pid控制方法、反馈线性化方法等等。

2、在轨迹跟踪方面，控制系统必须确保输出能够准确地跟随所期望的轨迹。然而，在实际操作中，控制输入可能受到物理限制的约束。若未能充分考虑这些约束，可能会导致性能不佳、系统不稳定以及设备损坏等潜在危害。基于轮式移动机器人模型，通常会考虑两种类型的约束，即运动学层面的速度约束和动力学层面的转矩约束。一方面，只考虑运动学约束会存在收敛速度较慢的问题，本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.速度和转矩约束下的轮式移动机器人轨迹跟踪控制方法，其特征在于，包括步骤如下：

2.根据权利要求1所述的速度和转矩约束下的轮式移动机器人轨迹跟踪控制方法，其特征在于，所述轮式移动机器人的实际位姿为q＝[x,y,θ]T，其中x,y为轮式移动机器人的质心坐标，θ为运动方向和x轴之间的角度，假设轮式移动机器人不会滑动并沿着驱动轮轴向的对称方向移动，轮式移动机器人受如下非完整约束公式为：

3.根据权利要求2所述的速度和转矩约束下的轮式移动机器人轨迹跟踪控制方法，其特征在于，所述步骤一中轮式移动机器人的实际动力学模型表示为：其中τ1和τ2是转矩输入；轮式移动机器人受到的速...

【技术特征摘要】

1.速度和转矩约束下的轮式移动机器人轨迹跟踪控制方法，其特征在于，包括步骤如下：

2.根据权利要求1所述的速度和转矩约束下的轮式移动机器人轨迹跟踪控制方法，其特征在于，所述轮式移动机器人的实际位姿为q＝[x,y,θ]t，其中x,y为轮式移动机器人的质心坐标，θ为运动方向和x轴之间的角度，假设轮式移动机器人不会滑动并沿着驱动轮轴向的对称方向移动，轮式移动机器人受如下非完整约束公式为：

3.根据权利要求2所述的速度和转矩约束下的轮式移动机器人轨迹跟踪控制方法，其特征在于，所述步骤一中轮式移动机器人的实际动力学模型表示为：其中τ1和τ2是转矩输入；轮式移动机器人受到的速度约束和转矩约束为：

4.根据权利要求3所述的速度和转矩约束下的轮式移动机器人轨迹跟踪控制方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：柏建军，刘忱，杨泽鑫，陈云，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：