正交轮式移动机器人轨迹跟踪控制研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 宋亦旭1,2 |
| 答辩日期 | 2002 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院沈阳自动化研究所 |
| 授予地点 | 沈阳 |
| 导师 | 谈大龙 |
| 关键词 | 轮式移动机器人 轨迹跟踪 反馈控制 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 机械电子工程 |
| 其他题名 | Study on Trajectory Tracking Control of Mobile Robot with Orthogonal Wheel Assemblies |
| 英文摘要 | 实现机器人的移动需要有机结合机构、传感、控制和路径规划等技术，综合机器人学科的各种方法，是机器人学中最有挑战性的问题之一，经过三十年的研究，轮式移动机器人得到了大范围的应用。正交轮式移动机器人是一种具有完整约束的全方位轮式移动平台，这种机器人能实现旋转和平动解藕的全方位运动，轮的等效直径小，切换平稳。众所周知，轨迹跟踪、路径跟踪和点镇定是轮式移动机器人控制的三个主要问题，精确的轨迹跟踪是确保轮式移动机器人成功完成指定任务的必要前提。但轮式移动机器人的轨迹跟踪精度受到来自自身和外部环境的各种不确定性的影响，比如，运动过程中来自地面的外扰，驱动电机的性能不同，加工误差和加工中的未对准、重载下的轮变形，摩擦和负载的改变等。本文研究了扰动存在情况下改善轮式移动机器人轨迹跟踪性能的控制方法。首先本文推导了正交轮式移动机器人的运动学和动力学方程，并介绍了实验室正交轮式移动机器人模块化、开放式的控制系统硬件、软件的设计和实现。正交轮式移动机器人一个轮系的两个正交轮由一个电机驱动，本文从几个方面分析了车体动力学扰动及其对轨迹跟踪性能的影响：驱动电机等效负载的变化，控制器参数的选择，切换时冲击造成的转矩扰动。对于基于模型的控制器而言，动力学参数的准确性直接影响到其控制性能，本文讨论了正交轮式移动机器人动力学参数的实验辨识，并在此基础上采用自适应变刚度方法减小车体动力学扰动。通过实验研究验证了方法的有效性。基于模型的关节速度闭环控制方法是一种半闭环的控制结构，为了改善车体的控制性能，本文采用了一种基于传感器的机器人动力学控制方法，在使用加速度计实时测量任务空间加速度的基础上，实现了车体加速度闭环反馈控制，理论分析和实验验证说明这种方法可以有效抑制车体的动力学扰动，改善轨迹跟踪性能。最后，本文讨论了基于内部传感器的移动机器人速度估计，采用来自加速度计和位置传感器实时得到的移动机器人速度，进行了时域和频域两种方法的数据融合，实验证明了本文采用的方法可以更好地表达轮式移动机器人的车体速度，同时可以得到更好的控制结果。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2010-11-29 |
| 产权排序 | 1 |
| 页码 | 85页 |
| 分类号 | TP242 |
| 源URL | [http://210.72.131.170//handle/173321/693]  |
| 专题 | 沈阳自动化研究所_机器人学研究室 |
| 作者单位 | 1.中国科学院沈阳自动化研究所 2.中国科学院研究生院 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 宋亦旭. 正交轮式移动机器人轨迹跟踪控制研究[D]. 沈阳. 中国科学院沈阳自动化研究所. 2002. |
入库方式： OAI收割
来源：沈阳自动化研究所
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