移動機器人生物啟發(fā)式變結(jié)構(gòu)軌跡跟蹤控制

馬曉敏 劉丁 辛菁 張友民

摘 要：針對移動機器人反演軌跡跟蹤控制中的速度跳變與速度跟蹤問題，提出一種采用生物膜電壓模型和反演滑模方法的移動機器人生物啟發(fā)式變結(jié)構(gòu)軌跡跟蹤控制系統(tǒng)。首先基于移動機器人的運動學(xué)模型建立位姿跟蹤回路，即利用生物啟發(fā)式膜電壓模型獲取虛擬的位姿誤差信號，并結(jié)合Lyapunov函數(shù)設(shè)計反演控制器來解決速度跳變；然后考慮移動機器人的動力學(xué)模型設(shè)計速度跟蹤回路，構(gòu)造基于組合趨近律的滑模變結(jié)構(gòu)力矩控制器來保證速度跟蹤；接下來，根據(jù)Lyapunov理論對所提系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行證明；最后，以iRobot Create移動機器人為控制對象進行直線、圓和折線軌跡跟蹤控制的仿真研究。通過分析比較初始階段和拐點處的跟蹤誤差、速度和力矩，驗證了所提系統(tǒng)的有效性。

關(guān)鍵詞：移動機器人；生物膜電壓模型；軌跡跟蹤；反演控制；滑模變結(jié)構(gòu)

中圖分類號：TP 273

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1007-449X（2018）07-0097-10