[发明专利]用于喷药移动机器人的轨迹跟踪滑模控制系统和控制方法

摘要

用于喷药移动机器人的轨迹跟踪滑模控制方法，采用如下步骤：对移动机器人进行机构分析，建立具有非完整性约束的移动机器人运动学模型；建立带有电机驱动轴干扰项的轮式移动机器人各支路控制器的被控对象数学模型；利用计算机视觉系统识别行走路径，根据上步骤所推导的运动学模型确定各支路驱动电机的期望运动轨迹；对电机的转速进行检测，计算移动机器人左右驱动电动机的实际运动角速度，实际运动角加速度，计算各驱动电动机期望角速度与实际角速度的偏差和偏差导数；构建满足驱动电机速度控制要求的滑模切换函数；在确定滑模面函数s基础上，确定移动机器人左右驱动电动机的滑模控制器控制量；将移动机器人电机驱动控制量分发送给左右电机驱动器。

主权项

1.用于喷药移动机器人的轨迹跟踪滑模控制方法，其特征是，该方法采用如下步骤：1)对移动机器人进行机构分析，建立具有非完整性约束的移动机器人运动学模型；2)考虑温室移动机器人行驶要求和结构特点及与之作用的土壤温室环境因素，建立带有电机驱动轴干扰项的轮式移动机器人各支路控制器的被控对象数学模型；3)利用计算机视觉系统识别出温室农作物行或垄等区域的边界作为行走路径，根据步骤1）所推导的运动学模型，确定在实现喷药移动机器人路径跟踪过程中各支路驱动电机的期望运动轨迹；4)利用增量式光电编码器，采用测频法对电机的转速进行检测，在考虑驱动轮滑转的情况下，计算移动机器人左右驱动电动机的实际运动角速度ω，实际运动角加速度并计算各驱动电动机期望角速度与实际角速度的偏差e和偏差导数5)考虑移动机器人驱动电机特性及速度要求，选择合适的滑模面参数，构建满足驱动电机速度控制要求的滑模切换函数；6)在确定滑模面函数s基础上，设计加权积分增益趋近律确定移动机器人左右驱动电动机的滑模控制器控制量；7)将移动机器人电机驱动控制量分别发送给左右电机驱动器，实现喷药移动机器人温室环境下的轨迹跟踪。