考虑万向轮扭转角扰动轮式移动机器人轨迹跟踪

• 作者: 田智予 刘晓平 王刚 赵云龙 黎星华
• 来源期刊: 北京邮电大学学报
• 学科: 工学
• 关键词: 轮式移动机器人 轨迹跟踪 动力学 万向轮 扰动观测器
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 所属期刊栏目: 研究报告|REPORTS
• 页码范围: 94-101
• 页数: 8页
• 分类号: TP242
• 语种: 中文
• DOI: 10.13190/j.jbupt.2021-108

摘要

为了研究轮式移动机器人运动过程中万向轮扭转的扰动对其轨迹跟踪的影响,提出了 一种考虑前端万向轮摩擦扰动及其质心与几何中心不重合的轨迹跟踪控制方法.首先,建立了考虑万向轮扭转角扰动的轮式移动机器人动力学模型;其次,根据位姿误差模型,采用反步法设计虚拟速度控制器收敛系统位姿误差;然后,结合扰动观测器对机器人行进过程中万向轮扭转所带来的摩擦扰动进行估计,构造出一种基于积分滑模思想的力矩控制器以保证速度追踪;最后,利用Lyapunov稳定性理论对系统的稳定性和渐近收敛进行证明.仿真及实验结果表明,将万向轮摩擦所带来的扰动反馈给动力学控制器,可以减轻控制器的负载.与忽略万向轮扰动的控制方法相比,轮式移动机器人的位置误差最大值的均方根值降低了 37.37％,提高了运动系统的稳定性.