模糊控制移动机器人文献综述.docxVIP

文献综述 前言 随着科学技术的迅速发展和人民生活水平的日益提高，机器人已经应用到军事、工 业生产、海空探索、医学、农业、服务业、娱乐业等各个领域，机器人的出现有力的 推动了科技的进步和社会经济的发展，带给人们巨大的经济财富。机器人技术是在新 技术革命中迅速发展起来的一门新兴学科，是人类最伟大的发明之一，其研究一直是 国内外极为重视的高技术领域，各国的研究机构已经根据需要研制出多种不同用途的 机器人.移动机器人是机器人学中的一个重要分支，具有重要的军用和民用价值。 美国机器人协会(Robot Institute of American)定义机器人为：机器人是一种用来 移动材料、零件、工具或特定装置的可重新编程的多功能操作器,可通过改变编程运动 来执行不同的任务。从二十世纪六十年代第一台机器人诞生以来,机器人的应用越来越 广泛，几乎渗透到所有领域.移动机器人的发展共经历了三个阶段:第一代机器人属于 可编程示教再现型，第二代则具有一定感知功能和自适应功能的离线编程机器人， 第三代机器人是智能机器人，它不仅具有感觉能力，而且还具有独立判断和行动 的能力。 按不同的分类方法可将移动机器人分为很多种类：按控制方式或自主水平来分， 分为遥控式移动机器人、半自主式移动机器人和自主式移动机器人；按移动机构的结 构来分，分为车轮式移动机器人、履带式移动机器人和步行式移动机器人。 其中，轮式移动机器人(WMR)具有速度快、运动稳定以及能源利用率高等特点 因此具有很高的使用价值和广泛的应用前景，目前正在向工程实用化方向迅速发展， 也是目前智能机器人技术发展的主要方向之一。而在轮式移动机器人的后面连接上拖 车形成带拖车的移动机器人系统，则可以进一步加强轮式移动机器人系统的运输能 力，具有极大的实际应用价值。根据机器人和拖车连接方式的不同，轮式带拖车的移 动机器人又分为连轴式拖车移动机器人和离轴式拖车移动机器人. 由于实际应用中的拖车之间的连接总是离轴式的，所以本课题主要研究离轴式拖 车移动机器人的控制问题。对于参数存在不确定性这个问题专家们曾采用了鲁棒控 制、模糊控制等方法，对于鲁棒控制，考虑轮式移动机器人在运动学受到外界扰动的 条件下，应用鲁棒控制技术，设计轨迹跟踪控制器。 第1章国内外研究现状及发展趋势 第1?1节理论研究 1.1.1课题方面的综述 美国机器人协会(Robot Institute of American )定义机器人为:机器人是一种用来 移动材料、零件、工具或特定装置的可重新编程的多功能操作器，可以通过改变编程 运动来执行不同的任务。移动机器人是机器人研究领域中的一个重要分支，涉及自动 控制、机械、计算机、电子等多个学科。同时由于拖车在实际应用方面有很大的优越 性，所以移动机器人拖车系统的研究受到广泛关注，成为目前移动机器人研究中的一 个重点。 轮式带拖车移动机器人的控制问题大致可以分为三类：路径跟踪、轨迹跟踪以及 点镇定。本文主要研究移动机器人的路径跟踪问题，但当模型中的参数存在不确定性 时，已有的控制算法不再适用。所以解决参数不确定问题就显得十分重要，本文主要研 究参数不确定带拖车轮式移动机器人的路径跟踪。保证当参数不确定时移动机器人拖 车系统能够准确跟踪路径。 轮式移动机器人由移动机构、传感器、控制器组成。其中，移动机构是移动机器 人的运动基础，根据移动特性可以分为全方位移动机器人和非全方位移动机器人两种。 从理论上分析可以分为完整约束和非完整约束机器人。轮式移动机器人具有广泛的实 际应用背景。由于这类系统的轮子与地面的滚动接触必须满足纯滚动无打滑这一非完 整约束的条件才能运动，因此是典型的非完整约束动力学系统。 1。1.2文献简述 根据机器人和拖车连接方式的不同，轮式带拖车的移动机器人分为连轴式拖车移 动机器人和离轴式拖车移动机器人。目前已经有不少文献研究带拖车移动机器人的路 径跟踪问题，但是这些文献主要涉及连轴式拖车移动机器人系统.对于连轴式拖车移动 机器人系统其控制方法已经相当成熟。 对于连轴式拖车移动机器人系统,Sampei M.，Tamura T.等曾先对［1］连轴式带拖 车移动机器人进行坐标变换，然后在平衡点附近进行近似线性化，并对近似后的线性 系统设计状态反馈控制器,以保证带拖车移动机器人反向跟踪路径。Sampei将带n节 连轴式拖车的移动机器人的模型转换为时间一状态控制标准型，并对其设计了线性反 馈切换控制律将机器人镇定到期望的位姿附近。SordalenO. J[2].证明了带n节连轴 式拖车的移动机器人模型可以转化Richard M. M., Sastry S. S. [3]提出的链式形式. 由于能转化为链式形式，Sordalen O. J., Wichlund K. Y.通过设计时变反馈控制律 把带n节连轴