摘要
移动机器人由于其高度的自主性，在野外作业、医疗、军事和服务业以及一些有毒或高温环境中都有着广泛的应用。单台机器人很难完成一些复杂的、需高效处理的任务，而多移动机器人可通过协同编队完成单台机器人无法完成的任务。由于多移动机器人系统有着非线性强、存在系统不确定性等问题且易受外界环境干扰，因此对多移动机器人编队结构及控制算法进行研究就显得尤为必要。本文以多移动机器人系统为研究对象，结合交叉耦合同步控制，对移动机器人运动学及动力学模型的终端滑模控制进行研究。 根据移动机器人瞬态运动学模型，设计一种串级控制系统，避免了传统运动学模型多输入耦合的干扰。充分考虑系统不确定性和外界环境干扰，利用终端滑模自身的强鲁棒性和抗干扰特性，设计了一种终端滑模同步控制器实现系统误差有限时间收敛。在控制器中分别引入鲁棒控制和自适应律用以抵消集总不确定性的影响以及实现控制器增益实时调节，提高控制性能。利用Lyapnov方法、仿真及实验验证了控制系统的稳定性。 根据移动机器人主-从二阶动力学模型，考虑领航机器人状态无法获知的情况，设计有限时间分布式状态观测器实现对领航机器人状态观测。考虑了外界环境的干扰，设计了一种非奇异终端滑模同步控制器，实现位置同步和速度同步。在控制器中引入鲁棒控制用以抵消外界干扰的影响。利用Lyapnov方法和仿真验证了控制系统的稳定性。 基于对两种模型的集中式控制器设计，根据分布式控制结构原理，对运动学及动力学模型分别设计了分布式同步终端滑模控制器。针对瞬态运动学模型设计了干扰观测器用以抵消干扰的影响。针对二阶动力学系统的干扰问题，设计了一种基于干扰上界的自适应控制率。Lyapnov方法及仿真结果证明了两种分布式控制系统的稳定性。
NETL