四驱轮式移动机器人运动控制系统研究与设计

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1、；；．—．戀’上海幢雅ｕｍ硕：ｔ专业学位论文Ｉ！四驱轮式移动机器人运动控制系統研究与设计ｆ作者王雪松校内导师孙强副教授校外导师王洪荣髙级工程师研巧方向电力系统及其自动化Ｉ屬年６月２日墨ｍ上海电机学院学位论文原创性汚明本人郑重声明：所呈交的学位论文《四驱轮式移动机器人运动控制系统研巧与设计》，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得。的成果除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集

2、体，均己在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期；年＾月日上海电机学晓学位论文版权使用援权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海电机学院可［＾将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□。，在年解密后适用本授权书＿＿本学位论文属于不保密□〇＂＂（请在上方框内打Ｖ）学位论文

3、作者签名；ｉ指导教师签名％＞日期：（）日年文日焊月日期；＞＾月４分类号TP242.6密级公开UDC621.3编号11458上海电机学院硕士专业学位论文四驱轮式移动机器人运动控制系统研究与设计ResearchandDesignofMotionControlSystemforFour-wheelDriveWheeledMobileRobot硕士研究生王雪松学号136001010216校内导师孙强副教授企业导师王洪荣高级工程师工程领域电气工程申请学位工程硕士所在单位电气学院答辩日期2016年06月02日授予学位单位上海电机学院上海电机学院硕士

4、学位论文四驱轮式移动机器人运动控制系统研究与设计摘要相比于传统工业机器人，轮式移动机器人在运行过程中存在着各种不确定性因素与外界环境的干扰。因此，基于确定模型的控制律在实际应用中具有较大的局限性，从而会影响整个运动控制系统的稳定性。因此研究复杂环境下轮式移动机器人运动控制器的设计与分析，是现今机器人自动控制领域的热点问题。本文以四轮驱动的移动机器人为研究对象，设计了一种基于反步法的鲁棒轨迹跟踪控制律，以改善轮式移动机器人的运动控制精度。本文首先在四驱轮式移动机器人机理的基础上，建立了包括运动学模型、动力学模型以及驱动电机模型的轮式移动机器人数学模型。然后

5、，针对运行环境结构已知的轮式移动机器人，在反步法控制原理的基础上，设计了基于运动学模型的轨迹跟踪控制律，并通过仿真验证该控制律的有效性；对于运行环境复杂的轮式移动机器人，在综合考虑其数学模型的前提下，设计了基于反步法的鲁棒轨迹跟踪控制律，并在MATLAB中与常规PID控制进行了仿真比较，仿真结果验证了所设计的控制律具有较好的精确性和稳定性。在上述研究的基础上，对四驱轮式移动机器人进行研究设计，主要包括机器人的机械构架、控制系统、硬件系统和软件系统。最后，通过对系统的测试，验证了所设计运动控制系统的有效性。关键词：移动机器人，运动控制，反步法，鲁棒控制I上

6、海电机学院硕士学位论文ResearchandDesignofMotionControlSystemforFour-wheelDriveWheeledMobileRobotABSTRACTComparedwithtraditionalindustrialrobots,intheactualcomplexenvironments,wheeledmobilerobotshaveverycomplicateduncertaintyandenvironmentalinterference.Therefore,thecontrollawsbasedontheaccu

7、ratemodelhavealotoflimitationsinthepracticalapplications,whichwillaffectthestabilityoftheentiremotioncontrolsystem.Therefore,howtodesignmotioncontrolsystemsincomplexenvironmentforwheeledmobilerobotsinpresenceofvariousuncertaintiesisstillahottopicinthefieldsofcontrolandrobotics.In

8、thispaperfour-wheeldrivemobilerobotiscon