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全方位移动机器人鲁棒控制

许巍丽  
【摘要】:如果将机器人看作是一种能够扩展人类工作能力的有效工具,那么人类在认识和改造世界的过程中就不能没有机器人。移动机器人是机器人家族中的一个重要分支,也是进一步扩展机器人应用领域的重要研究发展方向,因此对移动机器人运动控制问题的研究,一直受到普遍关注。 本文针对近年来在移动机器人运动控制方面的热点问题——包含不确定扰动输入的完整约束轮式移动机器人的运动控制和干扰抑制问题——进行了深入和细致的研究。前者因为系统存在非完整约束,而使其运动控制问题具有极大的挑战性;后者则由于存在各种不确定因素而给所研究的问题带来许多困难。 首先,本文在深入、系统的分析了移动机器人控制方法的现状后,综述了非完整约束轮式移动机器人鲁棒控制问题,并简要阐述了关于鲁棒控制和线性矩阵不等式等相关技术。 由于系统不是标准的H_∞控制问题,根据移动机器人的不确定性模型,将移动机器人的跟踪问题转换为标准的H_∞控制问题进行研究,结果表明:鲁棒控制对于移动机器人的干扰具有良好的抑制效果。 针对机器人控制领域中一类结构特殊的含有不确定扰动多输入多输出线性时不变高阶系统的H_∞控制问题,提出了一种基于LMI通过局部反馈H_∞控制实现整个系统对不确定扰动具有鲁棒性的算法,通过仿真实验,验证了此算法的合理性和有效性。


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