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《陕西理工大学》 2019年
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轮式移动机器人动力学轨道盯梢操控研讨

李文科  
【摘要】:跟着轮式移动机器人(WMR)技能的不断开展与前进,使其在抗洪抢险、震后搜救、火灾救援、防爆除暴、航空航天等许多范畴有着广泛的使用。因为轮式移动机器人在实践使用过程中极易遭到路面、侧滑和外界搅扰等许多要素的影响,使得机器人对规划后途径的盯梢稳定性和精度影响较大。本研讨首要针对上述问题以WMR为方针,对研讨中的关键技能——轨道盯梢操控打开深入研讨,首要研讨内容包含:(1)侧滑对WMR运动学的影响研讨。本研讨针对这种状况建立了移动机器人运动学侧向滑移模型,使用反演操控办法规划了移动机器人抗侧滑运动学操控器。规划了相应的Lyapunov函数,对所规划的操控器进行了稳定性证明,最终在Matlab/Simulink仿真模块中建立了体系模型,并使用其对规划的操控器进行了仿真试验查验。结果表明所规划的操控器能使体系保持稳定的一起,具有杰出的操控精度和响应速度。(2)扰动对WMR动力学的影响研讨。本研讨针对移动机器人简单遭到外界搅扰扰动影响的状况,建立了移动机器人扰动模型,然后使用“反演-滑膜”操控办法规划了一种新式的具有PD-RBFNN搅扰观测才能的反演-滑膜操控器,一起使用Lyapunov办法对操控体系进行了收敛性、稳定性证明,并优化了神经网络权值自适应更新律,确保了RBFNN权值的有界性。经过多种操控办法比照,试验结果表明所规划的操控器不只具有杰出的稳定性,还能有效地战胜外界搅扰扰动的影响,它还具有较高的操控精度和较快的响应速度;(3)根据速度指令的WMR动力学轨道盯梢操控研讨。WMR在高速状况下,要想完结机器人对预订轨道的高精度盯梢,需要考虑机器人遭到惯性力等要素的影响,有必要归纳考虑机器人的运动学特性和动力学特性。因为实践使用中对被控方针的操控多以速度操控指令进行操控。针对于此,本文对WMR进行了运动学、动力学模型重建,并为WMR使用反演操控办法规划了抗侧滑运动学反演操控器,使用逆动力学操控办法规划了抗扰动逆动力学操控器,完结了对WMR根据速度指令的WMR动力学轨道盯梢操控。并使用Lyapunov法确保操控体系的稳定性,最终在Matlab仿真体系中建立了仿真模型进行仿真试验验证。结果表明WMR可以在操控器操控下反抗侧滑和不知道扰动的影响,操控体系到达的杰出的操控作用;(4)根据遗传算法(GA)的WMR操控器参数自主寻优战略研讨。经过前面几个部分的研讨作业,尽管WMR的动力学轨道盯梢问题现已得到了处理,可是也由此产生了一个严峻的问题:操控体系操控参数调理。为了处理这个问题,本研讨使用最优操控思维,用遗传算法以ITAE为体系性能指标,完成了上一部分中所规划操控器参数的自主寻优,在极大减轻操控体系参数调理这一作业担负的一起,使体系操控精度有了较大提高,完成对机器人的最优操控。
【学位颁发单位】:陕西理工大学
【学位等级】:硕士
【学位颁发年份】:2019
【分类号】:TP242

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