导　　师： 苏为洲; 付强

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 随着人工智能时代的到来,轮式移动机器人(WMR)在当今的生产生活中应用越来越广泛,对其的研究是当今学者的重要工作内容之一,而移动机器人的轨迹跟踪控制和多机器人编队控制是机器人的两个最基本和最重要的问题,本文从WMR的建模工作开始,分析了WMR系统的非完整性和能控性,然后研究其轨迹跟踪控制方法,以及有全局信息下的集中式编队和无全局信息的分布式编队。本文的主要研究工作可以分为以下四个部分:第一,本文介绍了非线性系统理论相关的数学基础,并建立了WMR的运动学和动力学模型,分析了系统特性。简单介绍了编队控制的常用的三种方法。第二,单机器人的轨迹跟踪实现是多机器人控制的基础。针对运动学模型和跟踪问题,我们对模型做不同的处理,分别提出了1.Backstepping方法,它是把误差微分模型转化为级联系统,然后逐步递归地设计子系统的控制律,最后得到整个系统的控制律。2.动态反馈线性的PD控制设计,它把原模型进行动态反馈线性后,再利用PID控制设计思想设计线性系统。3.基于内模扩展的LQ方法,它将原系统线性化后,根据轨迹的不同,利用内模原理和LQ最优设计思想设计控制器,三种方法各有利弊,最后通过实验验证它们的有效性。第三,针对系统有全局信息情况下,提出集中式的编队,建立基于7)-编队方法建立了Leader-Follower模型,采用输入输出线性化方法进行编队控制器的设计,针对不同编队轨迹进行分析和实验,表明对直线和圆周能够很好地编队,并对多个Follower的情况编队同样可行。第四,在大多数情况下,编队系统是没有全局信息的,本文提出分布式编队控制,基于机器人运动学模型,运用动态反馈线性化技术将模型进行线性化,得到线性化后的双积分型系统,运用分布式编队控制设计和小增益方法设计Follower的编队控制器,以达到�

关 键 词： 运动学模型 轨迹跟踪 最优 编队控制

领　　域： []