基于视觉反馈的不确定非完整移动机器人的鲁棒镇定

摘要

现有的非完整运动学系统的镇定和跟踪控制方案中，运动学模型大多假设参数精确已知，但实际系统的运动学模型实则存在复杂的不确定性，主要表现在系统自身未知条件、噪声、外界干扰等。本文探讨更一般情况下非完整移动机器人的不确定模型的鲁棒镇定问题。
　　文章首先阐述了机器人的背景和研究意义。介绍了视觉伺服、完整系统与非完整系统、非完整轮式移动机器人的运动学模型、动力学模型和不确定链式模型；探讨了一般的控制方法，并就自适应控制法、反步控制法、变结构控制法以及在现代控制领域的广泛应用进行阐述。然后利用视觉反馈机制结合李雅普诺夫稳定性理论，对带有未知参数的(2,0)型和(1,1)型轮式移动机器人，基于已有的运动学模型和链式模型，运用辅助变量法和新的控制输入两种方法，分别设计了镇定控制器。最后研究了带有未知相机参数的(1,2)型机器人的指数镇定问题。基于视觉反馈和状态输入变换，推出一种非完整机器人的不确定链式模型，并运用状态缩放和切换技术，提出镇定控制器。通过Matlab仿真，结果验证了所提出方法的有效性。
　　本文的创新之处是实现更一般情况下非完整不确定机器人的镇定问题，利用辅助变量法和控制输入法所设计的控制器不仅实现了系统状态的指数收敛，同时克服了对系统初始状态的限制。即需要实现系统状态指数收敛的同时，无须系统初始状态满足特定条件。且对比发现两种控制器不但能够使得系统的状态指数稳定，而且两种变换形式具有高度的统一性。本文所提的控制方案不仅丰富了系统控制理论的内容，并且对于轮式移动机器人具有重要的实际意义。

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第一章 绪 论

1.1研究背景及意义

1.2 基于视觉伺服的非完整机器人控制

1.3 文章结构及创新点

第二章 基本知识

2.1 非完整系统的数学模型

2.2非完整机器人模型

2.3基于视觉伺服的不确定模型

第三章 非完整移动机器人的理论与控制方法

3.1非完整控制原理

3.2 自适应控制

3.3 反步控制法

3.4 变结构控制方法

第四章 (2,0)型不确定非完整机器人的镇定

4.1 提出问题

4.2 镇定控制器设计

4.3 仿真验证

4.4 本章小结

第五章 (1,1)型不确定非完整机器人的指数镇定

5.1 提出问题

5.2 (1,1)型非完整WMR的不确定链式模型

5.3 指数镇定控制器设计

5.4 仿真验证

5.5 本章小结

第六章 (1,2)型不确定非完整机器人的指数镇定

6.1问题陈述

6.2控制器设计

6.3 仿真验证

第七章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

在读期间公开发表的论文

致谢