两轮驱动移动机器人轨迹跟踪控制研究开题报告

1. 研究目的与意义

随着科学的发展和生产力的提高,固定在某一位置的机器人已经不能满足人们的生产需求,这时,移动机器人技术受到了人们空前的重视。移动机器人被广泛应用于太空探险、排雷排险、家用清洁等领域。运动控制是移动机器人完成各项任务的前提,而轨迹跟踪又是移动机器人运动控制中最基本和最实际的问题。因此,轨迹跟踪成为了移动机器人研究领域的一个热点。

近年来，对非完整移动机器人的理论和应用研究己日益受到国内外控制界的重视。广义地说任何带有轮式移动驱动机构的机械装置如卡车等都属于这类机器人范畴，因此它具有广泛的实际应用背景。另一方面，这类系统由于具有无打滑等非完整约束条件，使得其控制问题变得相当困难，如不能采用连续或可微的纯状态反馈实现系统的渐近稳定，不能采用非线性变换实现整体线性化等。因此，研究非完整移动机器人系统的鲁棒控制问题，具有十分重要的理论和应用价值。

2. 研究内容和预期目标

分析两轮驱动移动机器人轨迹跟踪问题。基于运动学模型分析，设计出一种轨迹跟踪滑模控制方法。然后通过matlab仿真软件进行仿真，验证所使用的控制方法能够使两轮驱动移动机器人在导航中具有理想的跟踪轨迹(直线和圆周两种轨迹)。

预期目标：1、实现稳定地轨迹跟踪控制

3. 研究的方法与步骤

前期需要进行知识的积累，整个课题涉及机械设计、理论力学、机器人学等多方面知识，需要针对性开展学习，此外还要大量的阅读相关的硕博论文，进行有针对性的学习。

步骤1：分析并建立系统的运动学模型；步骤1.1：根据给定的参考轨迹，通过对系统模型的建立获取在相应坐标系下机器人位姿误差；步骤1.2：判定该位姿误差是否为零，若为零，则完成了相应的轨迹跟踪；步骤2：设计出滑模面函数；步骤3：设计出滑模控制器；步骤4：根据已经建立的滑模控制器模型，利用Matlab仿真软件进行对移动机器人的直线和圆的两种轨迹的仿真，并分析仿真的误差、稳定性、响应时间等，验证该设计的可行性。

4. 参考文献

[1] 牛雪梅.新型3dof驱动冗余并联机构动力学建模及其滑模控制研究[d].江苏大学, 2014.

5. 计划与进度安排

2022.01.13－2022.02.28消化已有资料，查阅相关文献资料，完成外文翻译；

2022-03.01～2022-03.07查阅资料，总体方案制定案；