四舵轮移动机器人运动控制——基本原理与应用

1移动机器人概述(1)



1.1引言(1)



1.2移动机器人定义(1)



1.3移动机器人的传感器(6)



1.3.1移动机器人常用传感器分类(6)



1.3.2常用传感器介绍(6)



1.4移动机器人的应用场景(9)



参考文献(13)



2四舵轮移动机器人运动学和动力学模型(16)



2.1概述(16)



2.2四舵轮移动机器人平台模型(17)



2.3移动机器人运动学建模(19)



2.4移动机器人动力学建模(20)



参考文献(21)



3基于运动学的多模式异步切换控制(23)



3.1问题描述(23)



3.2统一无颤振积分滑模控制方法(23)



3.3多模式匹配异步切换控制(28)



3.3.1多模式层级异步切换监督判据(28)



3.3.2多模式层级异步切换逻辑准则(29)



3.3.3稳定性和收敛性证明(31)



3.4效果分析(34)



参考文献(42)



4基于动力学的多模式异步切换控制(45)



4.1问题描述(45)



4.2基于状态观测器的切换信号采样机制(45)



4.2.1延时环境下多模式异步切换模型(45)



4.2.2切换系统指数稳定状态观测器设计(47)



4.2.3离散时间切换信号采样机制(48)



4.3采用外部信号的时变延时估计(49)



4.3.1外部信号辨识性分析(49)



4.3.2基于高阶滑模的无偏延时估计(51)



4.4多模式异步切换控制器设计(53)



4.4.1延时的异步切换控制器分段设计(53)



4.4.2多模式异步切换过程稳定性分析(54)



4.5效果分析(60)



4.5.1时变延时的结果估计(60)



4.5.2多模式异步切换仿真测试(61)



参考文献(65)



5分数阶自主避障跟踪控制(67)



5.1问题描述(67)



5.2分数阶耦合滑模控制器设计(67)



5.2.1分数阶微积分理论(67)



5.2.2分数阶耦合滑模控制律设计(71)



5.2.3分数阶耦合滑模控制参数整定(73)



5.2.4与现有控制方法比较(74)



5.3基于斥力场避障跟踪控制器设计(74)



5.3.1基于斥力场的避障轨迹生成(74)



5.3.2稳定性和收敛性证明(76)



5.4效果分析(81)



参考文献(87)



6增益自调整鲁棒控制(89)



6.1问题描述(89)



6.2超螺旋耦合滑模控制器设计(89)



6.2.1考虑时变扰动的复合滑模面构建(89)



6.2.2变增益超螺旋滑模控制器设计(90)



6.2.3变增益超螺旋滑模控制器抗扰分析(96)



6.3非线性模型预测的控制器设计(97)



6.4分层控制器设计(98)



6.4.1集成控制器设计(98)



6.4.2控制参数选择(99)



6.5效果分析(100)



参考文献(103)



7扰动自补偿解耦控制(105)



7.1问题描述(105)



7.2动力学模型解耦(105)



7.2.1逆系统解耦的存在性条件(105)



7.2.2四舵轮移动机器人横向动力学模型逆系统解耦(107)



7.3多层模糊神经网络的扰动估计(109)



7.4自补偿扰动控制器设计(111)



7.4.1分数阶滑模面构建(111)



7.4.2超螺旋滑模控制器设计(111)



7.4.3扰动自补偿集成控制方案设计(113)



7.5效果分析(114)



7.5.1逆系统解耦测试(114)



7.5.2自补偿扰动抑制仿真测试(114)



参考文献(118)



8分布式力矩容错分配(120)



8.1问题描述(120)



8.2执行器驱动故障模型(120)



8.3基于模型预测控制的力矩分配(121)



8.4效果分析(124)



参考文献(129)



9停靠误差迭代自补偿(132)



9.1问题描述(132)



9.2手眼一体化位姿测量(132)



9.2.1目标姿态测量(134)



9.2.2相对姿态计算(135)



9.2.3停靠误差计算(136)



9.3停靠误差离线预处理(136)



9.4基于迭代学习的误差补偿(138)



9.5效果分析(140)



9.5.1停靠误差测量(141)



9.5.2停靠误差离线预处理(142)



9.5.3停靠误差迭代自补偿(144)



参考文献(148)