兩輪差速驅(qū)動移動機器人的類等效狀態(tài)空間建模研究.pdf

1、兩輪差速驅(qū)動移動機器人TDDMR(Two-wheeled Differentially Driven Mobile Robot)結(jié)構(gòu)簡單,控制靈活,TDDMR運動模型是移動機器人研究的重要內(nèi)容,對機器人運動的描述和控制具有重要的實際意義。
　　實際TDDMR系統(tǒng)有如下特點:
　　①采用兩個雙閉環(huán)直流電機控制系統(tǒng)(DCDMCS, Double Closed-loop DC Motor Control System)作為底層動力

2、學(xué)部件,前期的研究表明DCDMCS帶有閉環(huán)非線性特性,且DCDMCS的負載變化會直接影響機器人系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)特性。
　?、诖嬖谶\動學(xué)非完整性約束。
　?、鄣湫偷亩噍斎攵噍敵鱿到y(tǒng),各底層控制回路之間還存在耦合特性。
　　因此,TDDMR作為一類存在閉環(huán)非線性及動力學(xué)耦合作用和非完整運動學(xué)約束的多輸入多輸出系統(tǒng),其運動模型的建立是非線性理論研究的熱點與難點。
　　類等效建模法是一種非線性建模方法,類等效模型包含了實際

3、系統(tǒng)的主要特征量,能反映出實際對象的動態(tài)特性。本文采用類等效建模法建立了兩輪差速驅(qū)動移動機器人的類等效狀態(tài)空間運動模型,主要的研究工作如下:
　?、倩贒CDMCS變負載類等效模型,建立了具有動力學(xué)耦合特性的兩輪差速驅(qū)動移動機器人類等效狀態(tài)空間運動模型。
　　通過將動力學(xué)耦合關(guān)系引入到雙閉環(huán)直流電機驅(qū)動系統(tǒng)中,將機器人負載的變化折算為模型的等效轉(zhuǎn)動慣量,并采用類等效建模法,本文建立了TDDMR的類等效狀態(tài)空間運動模型。

4、>　?、谔岢隽嘶谶z傳算法的一體化兩輪差速驅(qū)動移動機器人類等效運動模型的參數(shù)整定方法。
　　移動機器人作為一個整體,包含左右兩個相互耦合的驅(qū)動系統(tǒng),本文采用改進的遺傳算法在左右電機同時給定階躍輸入條件下整定出了左右輪驅(qū)動系統(tǒng)模型參數(shù)。
　?、墼O(shè)計實現(xiàn)了負載可調(diào)兩輪差速驅(qū)動移動機器人用于實際系統(tǒng)實驗,將提出的模型和模型參數(shù)整定方法用于實際兩輪差速驅(qū)動移動機器人,以驗證模型的有效性。
　　實驗表明,本文提出的類等效狀態(tài)空間