免费论文：离轴式拖车移动机器人系统的路径跟踪控制

带拖车轮式移动机器人系统是典型的高度非线性和受非完整约束的力学系统，根据机器人和拖车连接方式的不同，可以分为连轴式拖车移动机器人系统和离轴式拖车移动机器人系统。连轴式拖车移动机器人的模型可以转化成链式形式, 因而可以利用已有的针对链式系统的控制方法设计控制器；离轴式连接的拖车比连轴式连接的拖车的运动学方程复杂，也不能化成链式系统,还没有系统的方法求解其控制问题。本文以离轴式拖车移动机器人为对象，研究了其任意一节拖车稳定跟踪期望几何路径的控制问题。本文取得以下结果：1. 对于一般离轴式拖车移动机器人系统，研究了其任意一节拖车跟踪一类单值函数几何路径的控制问题。首先将系统模型转化为时间-状态模型，并证明了该模型是线性化局部能控的；然后基于所得到的线性化局部能控模型，结合线性化内模原理得到了一种线性动态反馈控制律。当期望的路径信号为常数时，该控制律可以实现局部渐近跟踪；当期望的几何路径为一类单值函数时，该控制律可以保证跟踪误差有界且渐近正比于路径信号变化率的模平方。2. 对于一般离轴式拖车移动机器人系统，研究了其任意一节拖车跟踪固定曲率或慢变曲率路径的控制问题。首先推导出路径跟踪误差的线性化模型，然后证明了该模型的能控性，最后得到了一种线性控制律。对于固定曲率几何路径，该控制律可以保证局部渐近跟踪；对于慢变曲率几何路径，该控制律可以保证跟踪误差为有界且最终一致有界，且最终一致的界正比于几何路径曲率变化率的模。本论文对以上所设计的控制方案进行了仿真，仿真结果证实了所提出的控制律的正确性和有效性。论文最后讨论了有待进一步研究的问题。关键词：离轴式拖车移动机器人；路径跟踪；时间-状态能控型；内模原理；增益调整；非完整约束

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