[发明专利]一种考虑迭代滑模的移动机器人解耦控制方法

说明书

本发明属于机器人控制相关技术领域，其公开了一种考虑迭代滑模的移动机器人解耦控制方法，该方法包括：S1构建关于驱动轮产生的偏航惯性力矩和车轮转角的理论动力学模型；推算所述惯性力矩和车轮转角，将推算结果代入理论动力学模型中获得实际动力学模型；S2解耦实际动力学模型获得解耦后的逆反系统模型；构建迭代的模糊滑模控制器，利用模糊滑模控制器对解耦后的逆反系统模型进行控制，以此实现待处理轮式机器人的解耦控制。通过本发明，实现线性化映射解耦，提高系统的控制协同度和跟踪精度。

技术领域

本发明属于机器人控制相关技术领域，更具体地，涉及一种考虑迭代滑模的移动机器人解耦控制方法。

背景技术

移动机器人控制是指发送合适的控制，使得移动平台按照制定的轨迹或方式运行，其主要评价指标有轨迹跟踪精度、跟踪运行效率、跟踪过程的平稳性等，在现场作业中，需要考虑控制实现的难易程度、对环境的兼容程度等问题。

传统的移动机器人运动控制方法是针对运动学模型进行控制，而该方法存在许多不足：1)无法考虑平台的横摆力矩，而该力矩容易造成平台的抖动严重的甚至会造成平台倾覆；2)通用的控制方法常常伴随着多变量的耦合，使得控制并不协调，甚至带来多约束；3)针对多变量的控制器，难以平衡收敛速度和稳定性。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种考虑迭代滑模的移动机器人解耦控制方法，该方法通过构建待处理轮式机器人的实际动力学模型，然后进行解耦获得解耦后的逆反系统模型，最后构建模糊滑模控制器对解耦后的逆反系统模型进行控制，以此实现待处理轮式机器人的解耦控制，该方法鲁棒性强，控制精度高。

为实现上述目的，按照本发明，提供了该控制方法包括下列步骤：

S1根据轮式机器人的运动模式，构建关于驱动轮产生的偏航惯性力矩和车轮转角的理论动力学模型；利用待处理轮式机器人中的几何关系，在考虑车轮滑移角的情况下，推算惯性力和车轮转角，并将推算结果代入所述理论动力学模型中，以此获得待处理轮式机器人的实际动力学模型；

S2对于所述实际动力学模型，根据逆反系统的解耦控制方法解耦该实际动力学模型，以此获得解耦后的逆反系统模型；根据该解耦后的逆反系统模型构建迭代的模糊滑模控制器，利用模糊滑模控制器对所述解耦后的逆反系统模型进行控制，以此实现待处理轮式机器人的解耦控制。

进一步优选地，在步骤S2中，所述模糊滑模控制器中，构建自适应率ψ_adapt，

ψ_adapt＝λ₁z₁+λ₂z₂

其中，λ₁和λ₂均是自适应参数，s是设计的滑模面，是系数矩阵，e是跟踪误差，是迭代变量，为第次迭代的误差，n是滑模面迭代次数。

进一步优选地，为了保证所述逆反控制系统的稳定性，所述自适应率还需满足如下方程：

ψ_adapt≤p_m

其中，p_m是到达率的自适应参数。

进一步优选地，在步骤S2中，对于所述模糊滑模控制器，为了得到其迭代的自适应滑模控制率，按照下列步骤获得拟合的控制量率，如下：