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不确定非完整运动学系统鲁棒镇定

作　者: 梁振英
导　师: 王朝立
学　校: 上海理工大学
专　业: 系统分析与集成
关键词: 非完整 不确定 链式系统 移动机器人 视觉伺服 镇定
分类号: TP242.6
类　型: 博士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


本文探讨了非完整轮式移动机器人的不确定链式模型、鲁棒镇定和跟踪控制问题。旨在推出一系列与以往不同的新的不确定运动学系统模型，并且对不确定模型设计新的指数镇定控制器和动态反馈跟踪控制器。本文的主要结果和创新之处有如下几点：1、基于视觉反馈信息和状态-输入变换，得到了一系列新的非完整不确定链式模型并将它们推广到更为一般的形式。创新之处是：通过固定单目摄相机的视觉反馈模型和状态-输入变换，推导出了未标定摄像机视觉参数的四种非完整机器人、带有一个拖车和多个拖车的非完整系统的不确定链式模型。与以往研究模型不同的是，这些模型的结构不满足所谓的三角条件，所以，是一系列新的不确定链式模型。2、给出了两种不同情形下的（1,1）型机器人不确定链式模型的指数镇定控制器。创新点是，基于特殊情形下（1,1）型机器人不确定链式系统的指数镇定控制方法，提出了新的更一般情形下的（1,1）型机器人不确定链式系统的控制器设计方案，并给出了严格证明。3、对于（1,2）型机器人的不确定链式系统，基于State-scaling、状态-输入变换和切换技术，分别提出了四种不同情形下的新的指数镇定控制器设计方案。并对每一种情形，给出了严格证明和Matlab仿真，验证了所提出的控制器的正确性。这一章内容是本文的重要创新成果之一。4、研究了两类机器人不确定非完整系统的轨迹跟踪问题。首先介绍了基于视觉反馈的（2,0）型机器人不确定系统的动态反馈跟踪控制器设计。然后对基于视觉伺服的（1,2）型机器人的不确定链式系统，借鉴Backstepping方法，构建了两个变换和Lyapunov函数，提出了新的在特定情形下的自适应动态反馈跟踪控制器，该控制器使得跟踪误差和动态变量渐近趋于零。对控制器设计的鲁棒性给出了严格证明和仿真实验。总之，非完整轮式移动机器人是一个复杂的非线性系统。由于未标定参数、外部扰动、测量和未建模动态等不确定性，实际中难以得到非完整系统精确的运动学模型。本文所提出的一系列非完整不确定链式模型、对两种不确定链式模型在多种情形下所设计的指数镇定控制器和自适应跟踪控制器，不仅丰富了不确定非完整系统控制理论的内容，而且对轮式机器人控制具有重要的实际意义。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-25
  §1.1 移动机器人系统的国内外发展现状  9-10
  §1.2 机器人视觉伺服  10-12
  §1.3 非完整机器人系统运动学描述  12-16
  §1.4 非完整机器人系统控制概述  16-18
    §1.4.1 非完整机器人系统控制问题  16-17
    §1.4.2 不确定非完整机器人控制方法  17-18
  §1.5 不确定链式系统模型及其控制策略  18-23
  §1.6 本文研究的主要内容  23-25
第二章 非完整移动机器人模型  25-56
  §2.1 四种非完整移动机器人运动学模型  25-38
    §2.1.1 四种位姿运动学模型  26-31
    §2.1.2 四种结构运动学模型  31-38
  §2.2 非完整移动机器人不确定链式模型  38-52
    §2.2.1 两个引例  38-41
    §2.2.2 四种机器人不确定链式模型  41-49
    §2.2.3 带拖车机器人系统不确定链式模型  49-52
  §2.3 推广的非完整机器人系统不确定模型  52-54
  §2.4 本章小结  54-56
第三章 两个不确定系统的鲁棒镇定  56-67
  §3.1 不确定系统的鲁棒控制  56-58
    §3.1.1 不确定系统的鲁棒调节  56-58
    §3.1.2 不确定系统的动态反馈调节  58
  §3.2 不确定链式系统的两种控制器设计  58-65
    §3.2.1 第一种控制器设计  59-60
    §3.2.2 第二种控制器设计  60-65
  §3.3 本章小结  65-67
第四章 一个不确定链式系统的四种控制器设计  67-93
  §4.1 第一种控制器设计  68-71
    §4.1.1 控制器设计  68-70
    §4.1.2 仿真实验  70-71
  §4.2 第二种控制器设计  71-78
    §4.2.1 控制器设计  72-75
    §4.2.2 仿真试验  75-78
  §4.3 第三种控制器设计  78-84
    §4.3.1 控制器设计  79-83
    §4.3.2 仿真实验  83-84
  §4.4 第四种控制器设计  84-92
    §4.4.1 控制器设计  85-90
    §4.4.2 仿真实验  90-92
  §4.5 本章小结  92-93
第五章 两个不确定系统的跟踪控制  93-100
  §5.1 不确定系统的动态反馈跟踪控制  93-94
  §5.2 不确定链式系统自适应动态反馈跟踪控制  94-99
    §5.2.1 自适应动态反馈跟踪控制器设计  95-97
    §5.2.2 仿真试验  97-99
  §5.3 本章小结  99-100
结束语  100-102
参考文献  102-113
在读期间公开发表的论文和承担科研项目及取得成果  113-116
致谢  116

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 机器人技术 > 机器人 > 智能机器人
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