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基于滑模控制的室内移动机器人路径跟踪

郝存明;张英坤;梁献霞

【摘要】由于轮式移动机器人的运动受限性质,其轨迹跟踪成为控制领域的研究热

点;Pioneer3-AT是一个高度灵活的差分驱动的机器人,具有良好的通用性和可靠性,

特别适合于移动机器人学术研究;为解决一种可以在室内环境下执行任务的移动机

器人的路径跟踪问题,以Pioneer3-AT移动机器人平台为原型机建立了移动机器人

的数学模型;滑模变结构控制对被控系统的不确定性、外界扰动及参数摄动具有完

全鲁棒性,利用特殊幂次函数构造一种新型滑模控制趋近律,采用该趋近律设计滑模

控制律,进而提出一种新的滑模控制方法,利用李雅普诺夫定理证明了该方法的稳定

性;采用所设计的滑模控制器对室内移动机器人进行路径跟踪实验,仿真结果验证了

该方法的有效性.%Duetotherestrictedmobility,thetrajectorytrackingof

wheeledmobilerobot,hasbeenaresearchfocusinthefieldofcontrol.The

Pioneer3-ATishighlyversatiledifferential-driveroboticplatformfor

academicresearchers,whichhasthemostfamousadvantagesofgood

versatilityandreliability.Tosolvethepathtrackingproblemoftheindoor

mobilerobotwhichcanperformparticulartasks,themathematicalmodel

ofthemobilerobotisestablished.basedonPioneer3-AT.Slidingmode

variablestructurecontrolfortheuncertainty,externaldisturbanceand

parameterperturbationofthecontrolledsystemhascompletely

robustness,andanewslidingmodereachinglawwithspecialexponential

functionisconstructed.Thereachinglawisadoptedtodesignthesliding

modecontrollaw,andputforwardanewmethodofslidingmodecontrol

isproposed,andthemethodstability.isprovedbyusinglyapunov

theorem.Thesimulationresultsoftheindoormobilerobotpathtracking

experimentontheslidingmodecontrollerdemonstratetheeffectiveness

oftheproposedmethod.

【期刊名称】《计算机测量与控制》

【年(卷),期】2017(025)008

【总页数】4页(P93-96)

【关键词】滑模控制;移动机器人;路径跟踪;趋近律

【作者】郝存明;张英坤;梁献霞

【作者单位】河北省科学院应用数学研究所,石家庄050081;河北省科学院应用数

学研究所,石家庄050081;河北科技大学电气工程学院,石家庄050018

【正文语种】中文

【中图分类】TH16

随着人工智能技术的快速发展，机器人技术也在逐步深入和细化。移动机器人[1-4]

是一个集环境感知、动态规划和决策、行为控制和执行等多种功能于一体的综合系

统。由于其系统构成的复杂性，已经成为机器人技术的重要研究领域，研究者对其

越来越关注。移动机器人按照工作环境可以分类为：室内移动机器人、室外移动机

器人。它们都具有控制灵活、结构简单、运动性能好等优点，能够在复杂室内外环

境下自组织、自规划、自适应地进行工作。进入21世纪以来，随着科学技术向前

不断发展，移动机器人的应用范围也越来越广泛，在工农业生产、空间探测、医疗

服务乃至城市安全、军事应用等各个领域产生了巨大的经济效益和社会效益。

移动机器人的研究