非完整轮式移动机器人固定时间轨迹跟踪控制

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1、硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目非完整轮式移动机器人固定时间轨迹跟踪控制作者姓名黄伟学位类别工程硕士指导教师华长春教授2016年5月中图分类号：TP13学校代码：10216UDC：621.3密级：公开工程硕士学位论文非完整轮式移动机器人固定时间轨迹跟踪控制硕士研究生：黄伟导师：华长春教授副导师：徐春阳高工申请学位：工程硕士工程领域：控制工程所在单位：电气工程学院答辩日期：2016年5月授予学位单位：燕山大学ADissertationinControlEngineeringFIXEDTIMETRAJECTORYTRACKINGCONTROLFORW

2、HEELEDMOBILEROBOTWITHNONHOLONOMICCONSTRAINTSby:HuangWeiSupervisor:Prof.HuaChangchunYanshanUniversityMay,2016燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《非完整轮式移动机器人固定时间轨迹跟踪控制》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：

3、年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《非完整轮式移动机器人固定时间轨迹跟踪控制》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要摘要近年来，计

4、算机技术和传感器技术不断地更新及应用，极大地促进了机器人技术的发展。目前，机器人已经广泛应用于生产生活的各个领域，以帮助人们处理一些繁重或危险环境下难以完成的工作。对于机器人而言，要想精确快速地完成人类所分配的任务，其运动控制算法的高效性在实际应用中起着至关重要的作用。基于此，本文以非完整轮式移动机器人为研究对象，从运动学模型和动力学模型两方面研究了其固定时间轨迹跟踪控制器的设计问题。本文研究工作主要包括以下三个方面：首先，针对移动机器人运动学模型的轨迹跟踪控制问题，设计了固定时间跟踪控制器。利用级联系统方法，将轨迹跟踪的位姿误差系统分解成一个一阶子系统和一个二阶子系统，并

5、利用固定时间控制器设计方法分别对两个子系统进行控制器设计，进而得到了固定时间跟踪的角速度和线速度控制器，使得移动机器人在固定时间内实现对参考轨迹的跟踪，且跟踪时间与系统初始状态无关。其次，针对具有参数不确定性和外界干扰的移动机器人轨迹跟踪控制问题，提出新的固定时间跟踪力矩控制器。基于动力学模型，结合运动学控制器，并利用自适应神经网络在线逼近系统中的不确定项和外界干扰，使得移动机器人在运动学层面和动力学层面上实现对参考轨迹的完美跟踪。最后，针对移动机器人动力学模型中的不确定项和外界干扰，设计了新的固定时间干扰观测器，该干扰观测器能够在固定时间内观测出系统中的不确定项和外界干扰

6、，且估计时间与初始估计误差无关。并基于该观测器的观测信息，提出了固定时间跟踪的力矩控制器，使得移动机器人的位姿跟踪误差能够在固定时间内收敛于零，进而实现对参考轨迹的跟踪。关键词：非完整移动机器人；轨迹跟踪；固定时间控制；级联系统；干扰观测器-I-燕山大学工学硕士学位论文AbstractInrecentyears,withtheconstantupdatesandbroadapplicationsofcomputertechnologyandsensortechnology,robottechnologyhasbeengreatlypromoted.Atpresent,rob

7、otshavebeenwidelyusedinourlifetodealwithsomeoftheheavyordangerouswork.Inthepracticalapplications,theefficiencyofmotioncontrolalgorithmplaysavitalrolefortherobottocompletethetasksassignedbyhumanbeingsaccuratelyandquickly.Inthispaper,thefixedtimetrajectorytracki