[发明专利]一种基于轮式移动机器人轨迹跟踪的混合控制方法

摘要

本发明公开一种基于轮式移动机器人轨迹跟踪的混合控制方法，由运动学的虚拟速度控制器，基于动力学的滑模力矩控制器和扰动观测器三个部分。虚拟速度控制器包括机器人线速度和角速度的设计；滑模控制器包括滑模面的设计和滑模控制律的设计；扰动观测器用来观测系统的外部扰动，来降低滑模控制器的控制量，作为前馈项引入。本发明所涉及的混合控制方法能够使得系统在参数有界变化和外界扰动的情况下实现对机器人轨迹跟踪控制。仿真实验表明该发明的混合控制方法能有效地减小滑模控制输出的抖振，有效降低控制量的输出，并且具有良好的鲁棒性。

主权项

一种基于轮式移动机器人轨迹跟踪的混合控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)：对轨迹模型和机器人执行机构进行分析，建立具有非完整性约束的移动机器人运动学模型和动力学模型；步骤(2)：利用单目摄像头获取轨迹，结合步骤(1)所推导的运动学模型，确定机器人要实现轨迹跟踪虚拟线速度和角速度控制器v_c,w_c；步骤(3)：利用光电编码器获取机器人两轮的角速度根据转换公式计算实际的机器人线速度和角速度v,w；计算步骤(2)中获得的虚拟速度和角速度与实际速度和角速度的偏差步骤(4)：根据步骤(3)中的选择合适的滑模面S；步骤(5)：根据步骤(4)中的滑模面S确定移动机器人左右轮驱动电机的力矩控制量(τ₁,τ₂)^T；步骤(6)：根据步骤(5)的(τ₁,τ₂)^T和当前的机器人实际速度v,w设计干扰观测器并进行相应的前馈补偿，从而减小系统抖振。