[发明专利]基于模糊反演滑模的麦克纳姆轮移动机器人轨迹跟踪控制方法

说明书

基于模糊反演滑模的麦克纳姆轮移动机器人轨迹跟踪控制方法，包括如下步骤：(A)针对实际麦克纳姆轮移动机器人，根据运动学和动力学机理建立多入多出模型；(B)根据期望的控制性能设计反演滑模面和等效控制律；(C)基于步骤(B)设定的滑模面和等效控制律，设计系统状态到达控制律；(D)基于步骤(B)、(C)设计的反演滑模控制律，设计模糊函数以替代符号函数，得到最终控制律，使抖振得以抑制。本发明针对非线性多入多出的麦克纳姆轮全向移动机器人控制问题给出了保证轨迹跟踪性能的模糊反演滑模控制律的设计方法，具有较高的控制精度及较强的鲁棒性和抗干扰性。

技术领域

本发明属于机器人控制相关技术领域，更具体来说，涉及一种基于模糊反演滑模的麦克纳姆轮移动机器人轨迹跟踪控制方法。

背景技术

如今，轮式移动机器人已成为辅助人们完成特定任务的有力工具。在工业中，轮式移动机器人被用于在制造车间完成物料运输和动态装配。此外，它在众多服务领域中也发挥着举足轻重的作用。在轮式移动机器人中，全向移动机器人具有沿任意方向移动而无需转弯或折返的优点，有着广阔的应用前景。

为了更好地发挥全向移动机器人的性能，通常需要在建立运动学与动力学模型的基础上进行控制方法的设计，从而通过调节电机输入电压控制机器人的移动。一般方法有PID控制、自适应控制、滑模控制、模糊逻辑与神经网络控制、鲁棒控制等。在上述控制方法中，滑模控制由于其优越的鲁棒性和易实现性在机器人控制领域中得到了广泛应用。但滑模控制也存在缺点：1.控制过程中存在抖振问题；2.在控制的到达阶段，鲁棒性较弱。在滑模控制应用中，其难点在于如何在保留滑模控制优势的同时克服这些缺点。

发明内容

为了克服已有技术中存在抖振和跟踪精度不足的问题,本发明提供一种基于模糊反演滑模的麦克纳姆轮移动机器人轨迹跟踪控制方法。

本发明针对麦克纳姆轮移动机器人提供了一种新型的运动学与动力学建模方式，并设计了一种模糊反演滑模控制方法，提高了移动机器人的跟踪性能。

为了达到以上目的，本发明的技术方案为：一种基于模糊反演滑模的麦克纳姆轮全向移动机器人轨迹跟踪控制方法，包括如下步骤：

1、根据控制输入信号，建立麦克纳姆轮移动机器人运动学和动力学模型并转化为统一微分方程；

2、基于麦克纳姆轮移动机器人模型设计一种反演滑模面；

3、基于麦克纳姆轮移动机器人模型和滑模面设计等效控制律；

4、基于滑模面构造系统状态到达控制律；

5、用模糊函数替代符号函数，抑制控制中的抖振。

本发明针对非线性多入多出的麦克纳姆轮全向移动机器人控制问题给出了保证轨迹跟踪性能的模糊反演滑模控制律的设计方法，具有较高的控制精度及较强的鲁棒性和抗干扰性。

本发明的有益效果主要表现在：1、建立了一种新的麦克纳姆轮移动机器人建模方式，提高了模型准确性；2、利用模糊规则抑制了控制中的抖振现象，提高了控制品质。

附图说明

图1是本发明的麦克纳姆轮全向移动机器人结构图。

图2是本发明的模糊函数输入s(t)和Δ_s(t)的隶属度函数设置图。

图3是本发明的模糊函数输出隶属度函数设置图。

图4是本发明的麦克纳姆轮移动机器人轨迹示意图。

图5是本发明的麦克纳姆轮移动机器人轨迹跟踪结果图。

图6是本发明的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。