matlab轮式机器人的轨迹跟踪控制及仿真研究

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毕业论文

1引言1

2轮式移动机器人运动学模型的建立1

2.1模型建立的基础1

2.2运动学模型的建立„2

3控制系统的设计5

3.1移动机器人控制方法简介„5

3.2滑模变结构控制原理„6

3.3滑模变结构控制里的“抖振”问题9

4仿真与分析11

4.1matlab仿真„12

4.2抖振现象分析20

5总结23

致谢24

参考文献„25

1 引言机器人最早出现在人类社会可追溯于上世纪初，1911 年在纽约召开的世博会上西屋电气公司展出了能走能说的家用机器人 Elektro，它由电缆控制，虽能说能走，但距离真正实用的家用机器人相差甚远。然而它的出现给人眼前一亮的感觉，从此人类开始致力于机器人的研究，用机器人代替人类从事繁复简易的劳动，随着科技的进步以及自动控制理论的不断完善，机器人拥有越来越智能的功能，他们不但可以进行简单的物理运动还能够识别并判断，智能机器人的概念深入人心。智能机器人可以代替人类从事较复杂的危险的劳动，并且随着航空航天技术的不断进步，人类的目光逐渐转向茫茫宇宙，而智能机器人则充当起人类太空探险的先行者。移动机器人源于上世纪 60 年代，进过短短半个世纪的发展现在成为机器人学科的一个重要分支，21 世纪是航天事业发展突飞猛进的时代，从“勇气”号、“机遇”号到“好奇”号，移动机器人为火星探索做出巨大的贡献，现在移动机器人的应用越发广泛，从工业里的搬运车到服务业里的引路机器人，小到军事行业里擦炮筒的小机器人，大到天空里的外星探索机器人。移动机器人在人类生活中扮演者愈来愈重要的角色源]自=751-·论~文"网·www.751com.cn/ 。移动机器人按照其运动机构可分为轮式移动机器人、履带式移动机器人、腿式移动机器人、蛇行式机器人、复合式移动机器人等。轮式移动机器人与其他运动形式的机器人相比拥有适应性强、运动结构简单，可搭载较高负重，控制方便等优点，所以轮式移动机器人成为移动机器人研究的热点。轮式机器人又可按照其轮子数目分为单轮、双轮、多轮机器人，由于单轮与双轮机器人稳定性较差，控制相对复杂，多轮机器人中轮子数目越多，控制越复杂，因此三轮和四轮机器人最为普遍，本文选定三轮轮式移动机器人为研究对象，在其运动学模型的基础上研究其轨迹跟踪控制问题。