[發明專利]基于模糊反演滑模的麥克納姆輪移動機器人軌跡跟蹤控制方法

在審

• 申請號: 202111282834.2
• 申請日: 2021-11-01
• 公開（公告）號: CN114047752A
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 孫哲;胡舒杰;胡明南;陳博
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵

基于模糊反演滑模的麥克納姆輪移動機器人軌跡跟蹤控制方法，包括如下步驟：(A)針對實際麥克納姆輪移動機器人，根據運動學和動力學機理建立多入多出模型；(B)根據期望的控制性能設計反演滑模面和等效控制律；(C)基于步驟(B)設定的滑模面和等效控制律，設計系統狀態到達控制律；(D)基于步驟(B)、(C)設計的反演滑模控制律，設計模糊函數以替代符號函數，得到最終控制律，使抖振得以抑制。本發明針對非線性多入多出的麥克納姆輪全向移動機器人控制問題給出了保證軌跡跟蹤性能的模糊反演滑模控制律的設計方法，具有較高的控制精度及較強的魯棒性和抗干擾性。

技術領域

本發明屬于機器人控制相關技術領域，更具體來說，涉及一種基于模糊反演滑模的麥克納姆輪移動機器人軌跡跟蹤控制方法。

背景技術

如今，輪式移動機器人已成為輔助人們完成特定任務的有力工具。在工業中，輪式移動機器人被用于在制造車間完成物料運輸和動態裝配。此外，它在眾多服務領域中也發揮著舉足輕重的作用。在輪式移動機器人中，全向移動機器人具有沿任意方向移動而無需轉彎或折返的優點，有著廣闊的應用前景。

為了更好地發揮全向移動機器人的性能，通常需要在建立運動學與動力學模型的基礎上進行控制方法的設計，從而通過調節電機輸入電壓控制機器人的移動。一般方法有PID控制、自適應控制、滑模控制、模糊邏輯與神經網絡控制、魯棒控制等。在上述控制方法中，滑模控制由于其優越的魯棒性和易實現性在機器人控制領域中得到了廣泛應用。但滑模控制也存在缺點：1.控制過程中存在抖振問題；2.在控制的到達階段，魯棒性較弱。在滑模控制應用中，其難點在于如何在保留滑模控制優勢的同時克服這些缺點。

發明內容

為了克服已有技術中存在抖振和跟蹤精度不足的問題,本發明提供一種基于模糊反演滑模的麥克納姆輪移動機器人軌跡跟蹤控制方法。

本發明針對麥克納姆輪移動機器人提供了一種新型的運動學與動力學建模方式，并設計了一種模糊反演滑模控制方法，提高了移動機器人的跟蹤性能。

為了達到以上目的，本發明的技術方案為：一種基于模糊反演滑模的麥克納姆輪全向移動機器人軌跡跟蹤控制方法，包括如下步驟：

1、根據控制輸入信號，建立麥克納姆輪移動機器人運動學和動力學模型并轉化為統一微分方程；

2、基于麥克納姆輪移動機器人模型設計一種反演滑模面；

3、基于麥克納姆輪移動機器人模型和滑模面設計等效控制律；

4、基于滑模面構造系統狀態到達控制律；

5、用模糊函數替代符號函數，抑制控制中的抖振。

本發明針對非線性多入多出的麥克納姆輪全向移動機器人控制問題給出了保證軌跡跟蹤性能的模糊反演滑模控制律的設計方法，具有較高的控制精度及較強的魯棒性和抗干擾性。

本發明的有益效果主要表現在：1、建立了一種新的麥克納姆輪移動機器人建模方式，提高了模型準確性；2、利用模糊規則抑制了控制中的抖振現象，提高了控制品質。

附圖說明

圖1是本發明的麥克納姆輪全向移動機器人結構圖。

圖2是本發明的模糊函數輸入s(t)和Δ_s(t)的隸屬度函數設置圖。

圖3是本發明的模糊函數輸出隸屬度函數設置圖。

圖4是本發明的麥克納姆輪移動機器人軌跡示意圖。

圖5是本發明的麥克納姆輪移動機器人軌跡跟蹤結果圖。

圖6是本發明的方法流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖進一步說明本發明的技術方案。