具有時延的網(wǎng)絡(luò)化輪式移動機器人軌跡跟蹤控制.pdf

1、隨著人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，輪式移動機器人在科考、排險、救援、作戰(zhàn)、安防、智能交通等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。其軌跡跟蹤問題涉及到運動學(xué)、智能控制、信息處理等綜合性問題，一直是移動機器人研究工作的重點。無論是主從式移動機器人軌跡跟蹤控制還是遠程軌跡跟蹤控制，通信網(wǎng)絡(luò)的引入打破了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)在空間位置上的局限，增加了控制系統(tǒng)的靈活性，但是網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時延往往不可避免，并將導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降甚至失穩(wěn)。因此，對移動機器人軌跡跟蹤系統(tǒng)的時延問題進行研究具有

2、重要的理論和實際意義。
　　本文主要研究了主從移動機器人保持恒定距離跟蹤的控制方法以及跟蹤過程中通信網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時延的估計與補償問題，主要研究工作包括以下幾個方面:
　　1.針對輪式移動機器人的領(lǐng)航-追隨軌跡跟蹤控制問題，設(shè)計了一種基于直接反饋線性化的PID控制器。首先分析了單個機器人的運動學(xué)模型，進而建立了領(lǐng)航-追隨軌跡跟蹤誤差系統(tǒng)模型。在此基礎(chǔ)上，考慮到實際運動中輪子打滑等不確定性和外界干擾因素的影響，導(dǎo)出了一種帶擾動的非線

3、性耦合系統(tǒng)模型，進而采用直接反饋線性化方法獲得線性模型，并設(shè)計了具有穩(wěn)定性保證的PID軌跡跟蹤控制器。
　　2.針對網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時延引起的移動機器人軌跡跟蹤控制系統(tǒng)模型的不確定，將這種不確定性建模為系統(tǒng)的干擾，通過設(shè)計擴張狀態(tài)觀測器實現(xiàn)干擾估計，進而設(shè)計線性自抗擾控制器對這些干擾和其它模型不確定性進行動態(tài)線性化補償，從而減少網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時延對系統(tǒng)性能的影響，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時延影響下的移動機器人軌跡跟蹤。
　　3.研究了移動機器人的遠