[发明专利]一种移动机器人的变结构自适应轨迹跟踪控制方法

摘要

本发明公开一种移动机器人的变结构自适应轨迹跟踪控制方法，包括如下步骤：根据光电编码器获取的移动机器人左右轮角速度，得到机器人的实际线速度和角速度，并计算偏差；根据红外线和陀螺仪获取的轮式移动机器人的位姿，计算得到参考位姿与实际位姿的偏差；建立非完整约束移动机器人模型，将其转换为一个角速度相关的二阶子系统和一个线速度相关的三阶子系统，进一步得到移动机器人的控制量，由控制量得到移动机器人的输入转矩。本发明能在未知参数和外界扰动的情况下实现对移动机器人的轨迹跟踪控制，可以使移动机器人的位姿跟踪误差收敛到一个包含原点的任意小邻域内，跟踪效果好，具有较强的鲁棒性。

主权项

一种移动机器人的变结构自适应轨迹跟踪控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)：根据光电编码器获取的移动机器人左右轮角速度，得到机器人的实际线速度和角速度υ,ω，并计算偏差υ‑υr,ω‑ωr，其中υr,ωr分别为参考线速度和角速度；根据红外线和陀螺仪获取的轮式移动机器人的位姿(x,y,θ)，计算得到参考位姿(xr,yr,θr)与实际位姿(x,y,θ)的偏差(xe,ye,θe)；步骤(2)：根据步骤(1)中(xe,ye,θe)建立非完整约束移动机器人误差模型，将其转换为一个角速度相关的二阶子系统∑1和一个线速度相关的三阶子系统∑2，即Σ1:θ·e=ω-ωrJω·=u1+d1(t),Σ2:x·e=υ-υrcosθe+ωyey·e=υrsinθe-ωxemv·=u2+d2(t)]]>其中，u1和u2分别为子系统∑1和Σ2的控制输入；J为机器人转动惯量，m是机器人质量，d1(t)和d2(t)为外部扰动；步骤(3)：根据步骤(2)中的θe选择快速非奇异终端滑模面s1；针对二阶子系统Σ1，设计自适应律对扰动f1进行估计，从而得到子系统Σ1控制输入u1；步骤(4)：根据步骤(2)中的(xe,ye)选择快速非奇异终端滑模面s2；针对三阶子系统Σ2，设计自适应律对扰动f2进行估计，从而得到子系统Σ2控制输入u2；步骤(5)：由步骤(3)中的控制输入u1和步骤(4)中的控制输入u2，从而得到移动机器人左右轮驱动电机的力矩控制量