[发明专利]一种基于观测器的非完整机器人速度信息的获取方法

摘要

本发明公开了一种基于观测器的非完整机器人速度信息的获取方法，信息获取过程分为以下几步：（1）对非完整机器人建立运动学模型；（2）在非完整机器人车身安装一台传感器，用于时时传输非完整机器人在运动过程中的位置；（3）设计有限时间观测器并将传感器时时采集到的位置数据传输到观测器控制算法模块中，使得非完整机器人实时获取自己的前进速度和角速度从而保证能够按照规定的路线运动。本发明的一种基于观测器的非完整机器人速度信息的获取方法，控制速度快、方法简单易操作、算法稳定，对硬件设备要求较低，运动鲁棒性高，实用性强，易于商业化。

主权项

1.一种基于观测器的非完整机器人速度信息的获取方法，其特征在于包括下列步骤：(1)、利用直角坐标系来刻画非完整机器人在平面中的运动；非完整机器人的带有未知外部扰动的动力学模型由公式(1)得到：公式(1)中，[x,y]^T∈R²代表非完整机器人在平面中的位置坐标，θ为非完整机器人前进的速度方向与X轴正向的夹角，v表示其前进直线速度，ω表示其自转的角速度；u₁为非完整机器人的线速度力矩输入量，u₂为非完整机器人的角速度力矩输入量，[d₁,d₂]∈R为非完整机器人在编队的过程中受到的不可测的外部干扰，并且[d₁,d₂]∈R满足公式(2)：公式(2)中L₁和L₂为常数；(2)、在非完整机器人上安装上用于传输位置信息的传感器；直角坐标系下非完整机器人前进速度、坐标状态、角速度、旋转角和外部扰动观测器误差模型由公式(3)给出：公式(3)中e₁为非完整机器人旋转角观测器误差，e₂为角速度观测器误差，e₃为非完整机器人前进时的外部扰动观测器误差，e₄为坐标状态观测器误差，e₅为速度观测器误差，e₆为非完整机器人自转时的外部扰动观测器误差；(3)、步骤(2)中的6个状态观测器由公式(4)分别给出：公式(4)中的实际状态为(v,ω,d₁,d₂)，λ₀，λ₁和λ₂是相关增益；将公式(1)和公式(4)代入公式(3)得到新的观测器误差模型(5)：公式(5)的误差系统根据有限时间稳定性理论能够在有限时间内收敛到零，从而保证了前进速度观测器在有限时间内收敛到不可测的实际前进速度，角速度观测器在有限时间内收敛到不可测的实际角速度，外部扰动观测器在有限时间内收敛到实际的外部扰动；使得非完整机器人时时获取自己的前进速度和角速度从而保证能够按照规定的路线运动。