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轮式移动机器人固定时间轨迹跟踪控制

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针对存在外部干扰的轮式移动机器人轨迹跟踪控制问题,提出一种固定时间轨迹跟踪控制方案.首先,对于轮式移动机器人的运动学误差模型,基于一种新颖的积分滑模面设计固定时间运动学速度控制器,使跟踪误差在固定时间收敛到原点所在的邻域内;其次,对于轮式移动机器人的动力学模型,设计固定时间干扰观测器对外部干扰信息进行估计,提出一种固定时间轨迹跟踪控制器,以确保动力学系统的固定时间稳定性,实现轮式移动机器人的高精度轨迹跟踪控制;最后,通过仿真结果验证所设计的轨迹跟踪控制方案的有效性.
Fixed-time trajectory tracking control of a wheel mobile robot
This work investigates the problem of fixed-time trajectory tracking control for a nonholonomic wheeled mobile robot(WMR)under the external disturbance.The novel integral sliding mode surface(ISMS)based fixed-time kinematic velocity controllers are first designed for the kinematic error model of the WMR,which can guarantee the tracking errors converge to the small neighborhoods of origin in a fixed time.Subsequently,a continuous fixed-time disturbance observer is developed to estimate the external disturbance for the dynamic model of the WMR.Then,a trajectory tracking controller is designed based on the ISMS to ensure the fixed-time stability of the dynamic system,which achieves the high precision trajectory tracking control of the WMR.Finally,the simulation results illustrate the effectiveness and superiority of the proposed approach.

wheeled mobile robotfixed-time stabilitysliding model controldisturbance observertrajectory tracking

李波、王成虎、马玲、张海朝

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上海海事大学物流科学与工程研究院,上海 201306

西北工业大学自动化学院,西安 710072

轮式移动机器人 固定时间稳定 滑模控制 干扰观测器 轨迹跟踪

国家自然科学基金上海市自然科学基金中国高校产学研创新基金

6207321223ZR14266002021ZYB05004

2024

控制与决策
东北大学

控制与决策

CSTPCD北大核心
影响因子:1.227
ISSN:1001-0920
年,卷(期):2024.39(3)
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