[發明專利]一種考慮迭代滑模的移動機器人解耦控制方法

有效

• 申請號: 202010873333.0
• 申請日: 2020-08-26
• 公開（公告）號: CN111949038B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 蔣立泉;王書亭;謝遠龍;孟杰;劉倫洪;李鵬程;孫浩東;吳天豪;章小龍;吳昊
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 孔娜;李智

1.一種考慮迭代滑模的移動機器人解耦控制方法，其特征在于，該控制方法包括下列步驟：

S1根據輪式機器人的運動模式，構建關于驅動輪產生的偏航慣性力矩和車輪轉角的理論動力學模型；利用待處理輪式機器人中的幾何關系，在考慮車輪滑移角的情況下，推算慣性力和車輪轉角，并將推算結果代入所述理論動力學模型中，以此獲得待處理輪式機器人的實際動力學模型；

所述理論動力學模型按照下列關系是進行：

a_y＝a₂β+b₂vγ

其中

其中，β為側滑角，a₀，a₁，a₂，b₀，b₁，b₂，c₀和c₁是中間變量，γ為輪式機器人底盤的偏航角，d_f和d_r分別為前輪和后輪的橫移剛度，l_f和l_r分別為輪式機器人底盤中心點到前虛擬輪和后虛擬輪的距離，θ_f和θ_r分別為虛擬前輪和虛擬后輪的轉角，m為平臺質量，I_z為平臺的偏航慣性矩，M為驅動輪產生的偏航慣性力矩，v為待處理輪式機器人行駛的縱向速度；S2對于所述實際動力學模型，根據逆反系統的解耦控制方法解耦該實際動力學模型，以此獲得解耦后的逆反系統模型；根據該解耦后的逆反系統模型構建迭代的模糊滑模控制器，利用模糊滑模控制器對所述解耦后的逆反系統模型進行控制，以此實現待處理輪式機器人的解耦控制。

2.如權利要求1所述的一種考慮迭代滑模的移動機器人解耦控制方法，其特征在于，在步驟S2中，所述模糊滑模控制器中，構建自適應率ψ_adapt，

ψ_adapt＝λ₁z₁+λ₂z₂

其中，z₁＝s,λ₁和λ₂均是自適應參數，s是設計的滑模面，是系數矩陣，e是跟蹤誤差，是迭代變量，為第次迭代的誤差，n是滑模面迭代次數。

3.如權利要求2所述的一種考慮迭代滑模的移動機器人解耦控制方法，其特征在于，為了保證所述逆反控制系統的穩定性，所述自適應率還需滿足如下方程：

ψ_adapt≤p_m

其中，p_m是到達率的自適應參數。

4.如權利要求1所述的一種考慮迭代滑模的移動機器人解耦控制方法，其特征在于，在步驟S2中，對于所述模糊滑模控制器，為了得到其迭代的自適應滑模控制率，按照下列步驟獲得擬合的控制量率，如下：

其中，為自適應滑模控制率的擬合值，為解耦后逆系統的控制量，和分別為參數矩陣F(u₁,u₂,...,u_n)和G(u₁,u₂,..,u_n)的擬合值，u₁,u₂,..,u_n為離散輸出，是系數矩陣，e是跟蹤誤差，p_m為到達率的自適應參數，s為設計的滑模變量，為關于λ的自適應函數，λ為自適應變量，是迭代變量，n是滑模面迭代次數，λ_ψ為的自適應參數，z_ψ＝[z₁,z₂]^T為中間變量，其中z₁＝s,是狀態量u第n次迭代的參考值。