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随着科技的进步和社会需求的提高,移动机器人在人类社会的多个领域都扮演着重要角色,它有着重要的研究价值和广阔的应用前景。作为一个典型的非完整控制系统,轮式移动机器人(WMR)的研究一直备受关注,而轨迹跟踪问题又是移动机器人研究中的重点。本文以轮式移动机器人为研究对象,围绕移动机器人运动控制系统设计以及多移动机器人轨迹跟踪控制器的设计与实现等问题展开研究,主要工作内容如下:1.基于非完整控制系统的理论基础,分析了带有非完整约束的轮式移动机器人的非完整性。根据移动机器人受到的非完整约束建立其一阶运动学模型,进一步建立多移动机器人轨迹跟踪控制系统的领航-追随误差模型。2.以Arduino Mega 2560为核心搭建移动机器人硬件平台,并基于Arduino IDE软件平台实现每个模块间的通信。进一步设计闭环调速控制系统,并基于Arduino IDE设计其软件结构,实现主要的功能模块。在此基础上进行电机调速实验,实验结果验证了闭环调速控制器的有效性以及移动机器人运动控制系统设计的可行性。3.针对多移动机器人轨迹跟踪控制问题,在分析了轨迹跟踪控制系统模型的基础上,采用多变量解耦的方式对系统参数进行解耦。进而,设计基于PID控制方法的轨迹跟踪控制器以保证系统的稳定性,并通过仿真验证其有效性。考虑到经典PID控制器的局限性,利用非线性跟踪微分器改进经典PID控制器,提出了基于多变量解耦的非线性PID轨迹跟踪控制算法,仿真结果验证了所提算法的可靠性。4.以两个移动机器人控制系统为基础构建多移动机器人轨迹跟踪控制实验平台,基于ROS设计结构化和模块化的多机器人轨迹跟踪控制软件,并在此基础上进行实验。实验结果验证了所提算法的有效性,控制器易于实现且具有一定的鲁棒性。5.总结了本文所做的工作,并对今后的研究工作进行展望。