[发明专利]一种基于运动学的轮式移动机器人抗饱和控制方法

权利要求书

1.一种基于运动学的轮式移动机器人抗饱和控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：建立受执行器饱和约束的轮式移动机器人运动学模型；

步骤二：输入轮式移动机器人的期望轨迹，根据期望轨迹和轮式移动机器人当前姿态构建误差系统；

步骤三：设计抗饱和控制器，使得执行器饱和的轮式移动机器人轨迹跟踪系统处于稳定状态；

步骤四：采用李亚普诺夫函数对抗饱和控制器进行检验。

2.如权利要求1所述的一种基于运动学的轮式移动机器人抗饱和控制方法，其特征在于，所述抗饱和控制方法的被控对象为轮式移动机器人，所述轮式移动机器人的前轮为万向轮，所述轮式移动机器人的后轮为驱动轮。

3.如权利要求2所述的一种基于运动学的轮式移动机器人抗饱和控制方法，其特征在于，所述轮式移动机器人的位姿为：

位姿向量q＝[x y θ]^T表示，坐标为(x,y)，由XOY坐标系描述；

其中O为所述轮式移动机器人的几何中心点，θ是所述轮式移动机器人运动方向与X轴正向的夹角，用v和w分别表示所述轮式移动机器人前进时整体的线速度和角速度，也是轮式移动机器人运动学模型的输入，受执行器饱和约束；

所述受执行器饱和约束的轮式移动机器人的运动学方程为：

其中，|v|≤v_max,|w|≤w_max，v_max，w_max是正常数。

4.如权利要求2所述的一种基于运动学的轮式移动机器人抗饱和控制方法，其特征在于，期望轮式移动机器人的位姿向量为：

q_r＝[x_r y_r θ_r]^T，

其中，(x_r,y_r)为期望位置坐标，由XOY坐标系描述；θ_r为期望方位角，v_r为轮式移动机器人的期望线速度，w_r为轮式移动机器人的期望角速度，由给定的参考轨迹描述，且满足v_r＞0，v_r≤v_rmax，|w_r|≤w_rmax＜w_max，此处v_rmax＞1，w_rmax为两正常数，记w_max-w_rmax＝ε_w，定义所述轮式移动机器人位姿误差为：

可知轮式移动机器人位姿误差微分方程为：

5.如权利要求1所述的一种基于运动学的轮式移动机器人抗饱和控制方法，其特征在于，所述抗饱和控制器为

式中

其中h＞0为正常数，k_x、k_y和k_θ是正的可调参数。

所述抗饱和控制器可分为两种情形；

情形一：当|f(e_x,e_y,e_θ)|＜w_max时，所述抗饱和控制器可以表示为

情形二：当|f(e_x，e_y，e_θ)|≥w_max时，所述抗饱和控制器可以表示为

记