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基于Lyapunov理论的海底采矿车点镇定控制

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中南大学学报（自然科学版） 2014年第8期45卷 2624-2628页

作者：李力张正陈铭潘珏承中南大学机电工程学院湖南长沙410083 深海矿产资源开发利用技术国家重点实验室湖南长沙410012

以我国海底采矿车为研究对象,针对其非完整性和非线性的特点,基于Lyapunov理论,提出海底采矿车点镇定控制系统的控制律,证明在此控制律作用下海底采矿车位姿误差是收敛的;设计基于Lyapunov理论的点镇定控制器,采用ADAMS/ATV履带车模块和... 详细信息

以我国海底采矿车为研究对象,针对其非完整性和非线性的特点,基于Lyapunov理论,提出海底采矿车点镇定控制系统的控制律,证明在此控制律作用下海底采矿车位姿误差是收敛的;设计基于Lyapunov理论的点镇定控制器,采用ADAMS/ATV履带车模块和MATLAB/simulink软件,建立海底采矿车的多刚体动力学模型和基于Lyapunov理论的点镇定控制模型及二者的协同仿真模型,对海底采矿车的点镇定控制仿真进行研究。研究结果表明:海底采矿车在基于Lyapunov理论所设计的点镇定控制器作用下,能快速而平稳地镇定到目标位置和姿态,所提出的控制律和所设计的控制器对于海底采矿车行走控制是有效的。

关键词：海底采矿车点镇定 Lyapunov理论协同仿真

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自主移动小车点镇定的控制参数优化及仿真

同济大学学报（自然科学版） 2006年第11期34卷 1539-1542页

作者：罗志凡卢耀祖张氢卞永明同济大学机械工程学院上海200092

针对自主移动小车的点镇定问题,提出了对控制律的参数进行优化设计的思想,并放松了原有控制律对参数取值区间的限制,使系统的点镇定性得以进一步优化.仿真结果表明:控制参数的选取对自主移动小车的点镇定性影响很大;不同的自主移动小车... 详细信息

针对自主移动小车的点镇定问题,提出了对控制律的参数进行优化设计的思想,并放松了原有控制律对参数取值区间的限制,使系统的点镇定性得以进一步优化.仿真结果表明:控制参数的选取对自主移动小车的点镇定性影响很大;不同的自主移动小车初始位姿下控制参数的最优取值不同;通过优化控制参数以提高自主移动小车的点镇定性是可行与有效的.

关键词：自主移动小车点镇定控制参数优化设计

基于Backstepping和神经动力学的非完整移动机器人点镇定

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电子学报 2011年第3期39卷 591-595页

作者：曹政才赵应涛吴启迪北京化工大学信息科学与技术学院北京100029 同济大学嵌入式系统与服务计算教育部重点实验室上海201804

以非完整移动机器人为控制对象,围绕机器人运动控制中重要的点镇定问题进行深入研究.本文在考虑移动机器人模型和极坐标系下的位姿误差模型基础上,提出一种Backstepping与神经动力学相结合方法,设计具有渐近稳定的点镇定控制器.该控制... 详细信息

以非完整移动机器人为控制对象,围绕机器人运动控制中重要的点镇定问题进行深入研究.本文在考虑移动机器人模型和极坐标系下的位姿误差模型基础上,提出一种Backstepping与神经动力学相结合方法,设计具有渐近稳定的点镇定控制器.该控制方法能有效解决因初始误差存在而引起的速度和力矩突变问题,使机器人从静止状态快速收敛到任意参考点,实现机器人各种期望位姿的有效镇定.通过计算机仿真验证所提出控制规律的有效性.

关键词：非完整移动机器人点镇定位姿误差模型 Backstepping 神经动力学

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一种两轮轮式机器人点镇定智能控制实现

控制理论与应用 2010年第4期27卷 437-443页

作者：王牛李祖枢重庆大学智能自动化研究所重庆400044 重庆工学院人工智能系统研究所重庆400050

针对实际RoboCup机器人,分析了采用双闭环轮速跟随电机执行系统的两轮轮式移动机器人的数学模型,考虑了实际电机系统必然存在的速度饱和、加速度饱和限制对点镇定控制的影响,基于动觉图式的仿人智能控制理论,提出了一种两轮轮式机器人... 详细信息

针对实际RoboCup机器人,分析了采用双闭环轮速跟随电机执行系统的两轮轮式移动机器人的数学模型,考虑了实际电机系统必然存在的速度饱和、加速度饱和限制对点镇定控制的影响,基于动觉图式的仿人智能控制理论,提出了一种两轮轮式机器人点镇定的分段比例智能控制器,利用遗传算法整定了控制器的参数.比较了比例控制器,比例余弦控制器和提出的智能控制器的仿真控制效果,并在实际RoboCup机器人上有效实现了提出的控制器.仿真和实际系统实验都证明了该控制器的有效性.

关键词：点镇定仿人智能控制参数整定全自主足球机器人

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基于加幂积分方法的AUV的点镇定

信息与控制 2017年第6期46卷 685-690页

作者：王源王钊尹怀强中国石油大学(华东)信息与控制工程学院山东青岛266580

针对欠驱动自主式水下航行器(AUV)在水平面的点镇定问题,设计了一种基于加幂积分方法的非光滑控制器.首先,通过极坐标系下的坐标变换避开Brockett必要条件的限制;其次,通过变量代换将变换后的系统分为航向控制和距离控制2个子系统,将高... 详细信息

针对欠驱动自主式水下航行器(AUV)在水平面的点镇定问题,设计了一种基于加幂积分方法的非光滑控制器.首先,通过极坐标系下的坐标变换避开Brockett必要条件的限制;其次,通过变量代换将变换后的系统分为航向控制和距离控制2个子系统,将高阶系统变为2个低阶系统;然后,对2个子系统分别采用加幂积分方法设计控制器;最后,对于起始点与目标点重合的情况单独采用加幂积分方法设计控制器.通过构造合适的李亚普诺夫函数,证明了欠驱动AUV的速度、距离和角度均能达到期望值.仿真结果验证了所设计控制器的有效性.

关键词：自主式水下航行器(AUV) 点镇定加幂积分方法

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极坐标系下移动机器人的点镇定

中国海洋大学学报（自然科学版） 2014年第8期44卷 103-107页

作者：杨雪唐功友于浩中国海洋大学信息科学与工程学院山东青岛266100 青岛农业大学理学与信息科学学院山东青岛266109

研究由动力学模型描述的轮式移动机器人的点镇定问题。首先建立极坐标系下系统方程,进而给出运动学控制器设计方法,再结合系统的动力学特性,利用Lyapunov方法和反步法将运动学控制器拓展到动力学,最终设计出光滑的控制律并保证系统变量... 详细信息

研究由动力学模型描述的轮式移动机器人的点镇定问题。首先建立极坐标系下系统方程,进而给出运动学控制器设计方法,再结合系统的动力学特性,利用Lyapunov方法和反步法将运动学控制器拓展到动力学,最终设计出光滑的控制律并保证系统变量渐近收敛到零。仿真结果表明该方法的可行性和有效性。

关键词：轮式移动机器人点镇定极坐标李亚普诺夫函数反步法

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月球车轨迹跟踪控制及点镇定的研究

月球车轨迹跟踪控制及点镇定的研究

作者：汝书伟北京工业大学

学位级别：硕士

本文以非完整移动机器人为控制对象,针对六轮独立驱动摇臂式月球车进行建模,分别对月球车的轨迹跟踪问题以及输入受约束的点镇定问题进行了研究。目的在于构建满足工程需要的控制器。本文的工作主要集中在以下三个方面。首先,针对六轮... 详细信息

本文以非完整移动机器人为控制对象,针对六轮独立驱动摇臂式月球车进行建模,分别对月球车的轨迹跟踪问题以及输入受约束的点镇定问题进行了研究。目的在于构建满足工程需要的控制器。本文的工作主要集中在以下三个方面。首先,针对六轮独立驱动摇臂式月球车的机械结构,建立其动力学的数学模型。由于月球车前后轮的舵角与车体转向角存在耦合,本文设计了一种运动学计算方法来得到前后轮的舵角。在此基础上,采用拉格朗日方程对月球车进行建模。然后,针对六轮独立驱动摇臂式月球车的数学模型,设计双闭环控制系统进行轨迹跟踪。考虑到系统模型中存在的非完整特性、参数不确定性和冗余输入,分别采用单神经元滑模变结构方法、模糊控制方法和拉格朗日极值法来设计控制器。其中单神经元滑模变结构控制器的参数采用遗传算法来优化选定。仿真结果验证了提出的双闭环系统使月球车在存在这三种性质的条件下仍能较好地跟踪期望轨迹。最后,考虑月球车存在的最小转弯半径运动学输入约束,设计一种切换型混杂控制器,控制月球车实现点镇定。以月球车的运动学模型为控制对象,分段镇定月球车的方向角、前向误差和侧向误差,最终使月球车镇定到坐标原点。仿真结果证明了此方法的有效性。

关键词：非完整机器人月球车轨迹跟踪点镇定

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非完整移动机器人点镇定和轨迹跟踪控制研究

非完整移动机器人点镇定和轨迹跟踪控制研究

作者：唐述博大连理工大学

学位级别：硕士

本文以非完整移动机器人为控制对象,围绕非完整移动机器人运动控制问题中最重要的点镇定控制和轨迹跟踪控制问题展开理论和应用研究。目的在于构建一个理论上稳定有效并且应用中实际可行的由点镇定控制器和轨迹跟踪控制器组成的非完整... 详细信息

本文以非完整移动机器人为控制对象,围绕非完整移动机器人运动控制问题中最重要的点镇定控制和轨迹跟踪控制问题展开理论和应用研究。目的在于构建一个理论上稳定有效并且应用中实际可行的由点镇定控制器和轨迹跟踪控制器组成的非完整移动机器人运动控制系统。首先,对于点镇定控制,本文建立了全局坐标系下用极坐标表示的位姿误差模型,利用闭环系统模型本身的非连续性提出了一种新的非线性状态反馈控制律,使闭环系统状态空间方程具有原点孤立平衡状态。通过分析在该控制律作用下的闭环系统的原点局部一致渐近稳定性,确定了控制器参数的取值范围。用李雅普诺夫候选函数方法,得出了在该控制律作用下的闭环系统在原点具有全局一致渐近稳定性的结论。然后,对于轨迹跟踪控制,本文建立了局部坐标系下用直角坐标表示的位姿误差模型,提出了一种新的非线性状态反馈控制律,使闭环系统状态空间方程具有原点孤立平衡状态。通过分析在该控制律作用下的闭环系统的原点局部一致渐近稳定性和在非原点孤立边界平衡状态的不稳定性,确定了控制器参数的取值范围。用李雅普诺夫候选函数方法,得出了在该控制律作用下的闭环系统在原点具有全局一致渐近稳定性的结论。最后,本文基于SmartROB2非完整中型自主轮式移动机器人,从软件设计上编程实现了非完整移动机器人运动控制系统,计算机仿真和平台实验结果验证了本文所设计的点镇定控制律和轨迹跟踪控制律的有效性。

关键词：非完整移动机器人运动控制点镇定轨迹跟踪

两轮差速移动机器人仿人智能自适应Backstepping点镇定控制

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两轮差速移动机器人仿人智能自适应Backstepping点镇定控制

作者：冉松重庆大学

学位级别：硕士

两轮差速移动机器人具有结构简单、自重轻、承载大、行走速度快、工作效率高等一系列的突出优点,这使得两轮差速移动机器人被广泛地应用。两轮差速移动机器人属于典型的运动学非完整约束系统,其驱动系统存在动力学饱和等非线性特性。由... 详细信息

两轮差速移动机器人具有结构简单、自重轻、承载大、行走速度快、工作效率高等一系列的突出优点,这使得两轮差速移动机器人被广泛地应用。两轮差速移动机器人属于典型的运动学非完整约束系统,其驱动系统存在动力学饱和等非线性特性。由于机器人车轮与电机的机械间隙、电机与齿轮箱的机械间隙和电机轴上的黏性摩擦系数变化等因素的影响,导致系统模型参数具有明显的不确定性。而这些因素往往会使控制系统的控制效果变差,甚至导致系统不稳定。因此针对上述问题的两轮差速移动机器人点镇定控制研究具有重要的理论研究意义和实际应用价值。本文主要完成的研究内容如下:(1)基于牛顿—欧拉法建立了具有反映机器人车轮与电机的机械间隙、电机与齿轮箱的机械间隙和电机轴上的黏性摩擦系数变化等因素的两轮差速移动机器人动力学模型,并分析了相关系统模型特性。(2)提出了一种具有上下两层结构的仿人智能自适应Backstepping(HSIAB)点镇定控制器,该控制器上层为基于多模态仿人智能设计的智能决策控制层,下层为基于牛顿—欧拉法建立的动力学模型的自适应Backstepping电流控制层,从而起到自适应调节底层执行电机电流的作用。(3)针对执行器的饱和问题,设计了电流可控直流电机双闭环调速系统,并搭建了直流电机双闭环实物平台,在该平台上验证了电机电流可调控制的有效性,实现了对电机启动加速度的控制,并使两轮差速移动机器人的两个直流伺服电机系统的控制性能基本一致。(4)搭建了两轮差速移动机器人的仿真和实物平台。并在仿真平台上比较了本文所提出的控制算法与Backstepping点镇定控制算法的控制效果;在实物平台上比较了本文所提出的控制算法与多模态仿人智能控制算法的控制效果。证明了本文所提出的点镇定控制算法的有效性。

关键词：两轮差速移动机器人仿人智能控制自适应Backstepping 点镇定双闭环调速系统