移动机器人的全局轨迹跟踪控制

移动机器人的全局轨迹跟踪控制

第27卷　第3期2001年5月自　动　化　学　报ACTAAUTOMATICASINICAVol127,No13May,2001

移动机器人的全局轨迹跟踪控制1)

吴卫国　陈辉堂　王月娟

(同济大学电气工程系　上海　200092)

摘　要　考察了移动机器人的轨迹跟踪问题,针对以前沿袭线性化的思路设计的控制律带来的局部稳定特性,基于后退(backstepping)方法的思想设计了具有全局渐近稳定的跟踪控制器.该方法将系统分解为低阶子系统来处理,利用中间虚拟控制量和部分Lyapunov化了控制器的设计并具有直观的稳定性分析.关键词　移动机器人,轨迹跟踪,,INGCONTROL

OFMOBILEROBOTS

WUWei2Guo　CHENHui2Tang　WANGYue2Juan

(Dept.ofElectricalEngineering,TongjiUniversity,Shanghai　200092)

Abstract　Thispaperconcernstrajectorytrackingcontrolofmobilerobots.Inor2dertoovercomethelocalstabilityresultedfromlinearizationdesignmethods,aglobalasymptoticallystable(GAS)controllerisdesignedusingbacksteppingmethod.ThismethodbreaksdownnonlinearsystemsintolowdimensionalsystemsandsimplifiesthecontrollerdesignusingvirtualcontrolinputsandpartialLyapunovfunctions.ThestabilityofthesystemiseasilyprovenviatheLyapunovfunction.Abundantsimulationresultsvalidatethetheoreticalanalysis.

Keywords　Mobilerobots,trajectorytracking,backsteppingmethod,GAS.

1　引言

由于存在非完整约束,使得移动机器人的控制具有挑战性.移动机器人控制主要包括跟踪控制和点镇定控制.由于移动机器人不满足Brockett光滑镇定的必要条件[1],因此对于点镇定人们只能寻求不连续控制律、时变控制律或混合控制律[2].之所以将跟踪控制和镇定控制独立考虑,是因为在跟踪控制时,要求移动机器人的速度不能为零,即移动机器人始终处于运动过程中[3,4].Kanayama等[5]利用Lyapunov函数设计出轨迹跟踪控制律,

1)国家自然科学基金和上海市自然科学基金资助课题.

收稿日期　1998212207　　收修改稿日期　1999207221

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