非完整約束機器人反饋跟蹤鎮(zhèn)定控制研究.pdf

1、非完整約束是指含有系統(tǒng)廣義坐標(biāo)導(dǎo)數(shù)且不可積的約束.具有非完整約束的非完整控制系統(tǒng)是復(fù)雜的多輸入多輸出,時變、強耦合和高度非線性系統(tǒng),在工業(yè)和國防等領(lǐng)域具有很強的實際應(yīng)用背景.開展非完整系統(tǒng)反饋跟蹤鎮(zhèn)定研究,特別是不確定性情況下的跟蹤鎮(zhèn)定控制問題具有挑戰(zhàn)性和重要的理論價值.該文在綜述相關(guān)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,以具有典型非完整約束的移動機器人為研究對象,主要研究非完整控制系統(tǒng),特別是不確定性情況下非完整系統(tǒng)的跟蹤鎮(zhèn)定控制問題.論文的主要結(jié)論和成

2、果表現(xiàn)在以下幾個方面:1.根據(jù)機器人的運動學(xué)模型,,提出引入具有雙曲正切特性的虛擬反饋量的基于積分backstepping時變狀態(tài)反饋的移動機器人軌跡跟蹤控制算法,利用Lyapunov理論證明系統(tǒng)的全局(指數(shù)收斂)穩(wěn)定性.2.對具有不確定性的移動機器人系統(tǒng)的軌跡跟蹤控制問題進行了研究,綜合考慮系統(tǒng)運動學(xué)與動力學(xué)特性的影響,提出了基于小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在線調(diào)節(jié)的魯棒自適應(yīng)力矩控制器,根據(jù)Lyapunov理論證明系統(tǒng)的一致漸近穩(wěn)定性.該方法不需要

3、知道系統(tǒng)動力學(xué)參數(shù),小波網(wǎng)絡(luò)在線自適應(yīng)調(diào)節(jié),避免了傳統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的離線訓(xùn)練,克服了移動機器人軌跡跟蹤控制中'完全速度跟蹤'假定約束及動力學(xué)參數(shù)需滿足線性化的問題.3.對具有嚴(yán)格反饋的不確定性非線性系統(tǒng)進行了研究,提出了基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)Backstepping滑模魯棒控制器的設(shè)計方法.控制器兼具魯棒和自適應(yīng)控制的優(yōu)點,有效的抑制了滑?？刂频亩秳蝇F(xiàn)象,大大簡化了計算過程.根據(jù)包括驅(qū)動電機動力學(xué)特性的嚴(yán)反饋型機器人動力學(xué)模型,提出

4、基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)Backsteppin和滑模魯棒控制算法的非完整移動機器人反饋跟蹤鎮(zhèn)定魯棒自適應(yīng)控制器,仿真結(jié)果進一步證明算法良好的跟蹤,魯棒特性.4.基于DSP(TMS320LF2407A)微控制器設(shè)計了兩輪獨立驅(qū)動的移動機器人控制系統(tǒng),搭建了具有結(jié)構(gòu)簡單、實時、在線、可移動特性的機器人控制的試驗調(diào)試平臺.基于此試驗平臺上進行了實驗研究,提出基于Backstepping時變反饋和PID控制相結(jié)合的實時軌跡跟蹤方法,試驗證明算