毕业论文英文文献翻译-带拖车移动机器人的反馈控制.doc

1 一种实用的办法-- 带拖车移动机器人的反馈控制 F. Lamiraux and . Laumond 拉斯,法国国家科学研究中心法国图卢兹{florent ,jpl}***@ 摘要本文提出了一种有效的方法来控制带拖车移动机器人。轨迹跟踪和路径跟踪这两个问题已经得到解决。接下来的问题是解决迭代轨迹跟踪。并且把扰动考虑到路径跟踪内。移动机器人 Hilare 的实验结果说明了我们方法的有效性。 1引言过去的 8 年,人们对非完整系统的运动控制做了大量的工作。布洛基[2] 提出了关于这种系统的一项具有挑战性的任务,配置的稳定性,证明它不能由一个简单的连续状态反馈。作为替代办法随时间变化的反馈[10 ,4, 11, 13, 14, 15, 18] 或间断反馈[3] 也随之被提出。从[5] 移动机器人的运动控制的一项调查可以看到。另一方面,非完整系统的轨迹跟踪不符合布洛基的条件,从而使其这一个任务更为轻松。许多著作也已经给出了移动机器人的特殊情况的这一问题[6, 7,8 , 12, 16]。所有这些控制律都是工作在相同的假设下:系统的演变是完全已知和没有扰动使得系统偏离其轨迹。很少有文章在处理移动机器人的控制时考虑到扰动的运动学方程。但是[1] 提出了一种有关稳定汽车的配置,有效的矢量控制扰动领域,并且建立在迭代轨迹跟踪的基础上。存在的障碍使得达到规定路径的任务变得更加困难,因此在执行任务的任何动作之前都需要有一个路径规划。在本文中,我们在迭代轨迹跟踪的基础上提出了一个健全的方案,使得带拖车的机器人按照规定路径行走。该轨迹计算由规划的议案所描述[17] ,从而避免已经提交了输入的障碍物。在下面,我们将不会给出任何有关规划的发展,我们提及这个参考 2 的细节。而且,我们认为,在某一特定轨迹的执行屈服于扰动。我们选择的这些扰动模型是非常简单,非常一般。它存在一些共同点[1]。本文安排如下:第2节介绍我们的实验系统 Hilare 及其拖车:两个连接系统将被视为(图 1)。第 3 节处理控制方案及分析的稳定性和鲁棒性。在第 4节,我们介绍本实验结果。图1 带拖车的 Hilare 2 系统描述 Hilare 是一个有两个驱动轮的移动机器人。拖车是被挂在这个机器人上的,确定了两个不同的系统取决于连接设备:在系统 A 的拖车拴在机器人的车轮轴中心线上方(图 1 ,顶端) ,而对系统 B 是栓在机器人的车轮轴中心线的后面(图 1 ,底部)。A 对 B来说是一种特殊情况,其中 rl =0。这个系统不过单从控制的角度来看,需要更多的复杂的计算。出于这个原因,我们分开处理挂接系统。两个马达能够控制机器人的线速度和角速度(vr ,r ?)。除了这些速度之外,还由传感器测量,而机器人和拖车之间的角度?,由光学编码器给出。机器人的位置和方向( xr ,yr ,r ?)通过整合前的速度被计算。有了这些批注,控制系统 B是: 3 cos sin sin( ) cos( ) r r r r r r r r r r r r t t x v y v v l l l ??? ??? ???????? ??(1) 3 全球控制方案 目的当考虑到现实的系统,人们就必须要考虑到在运动的执行时产生的扰动。这可能有许多的来源,像有缺陷的电机,轮子的滑动,惯性的影响... 这些扰动可以被设计通过增加一个周期在控制系统( 1),得到一个新的系统的形式( , ) x f x u ?? ??在上式中可以是确定性或随机变量。在第一种情况下,扰动仅仅是由于系统演化的不规则,而在第二种情况下,它来自于该系统一个随机行为。我们将看到后来,这第二个模型是一个更适合我们的实验系统。为了引导机器人,从一开始就配置了目标,许多工程认为扰动最初只是机器人和目标之间的距离,但演变的系统是完全众所周知的。为了解决这个问题,他们设计了一个可输入的时间-状态函数,使目标达到一个渐近稳定平衡的闭环系统。现在,如果我们介绍了先前定义周期?在这个闭环系统,我们不知道将会发生什么。但是我们可以猜想,如果扰动?很小、是确定的、在平衡点(如果仍然还有一个)将接近目标, 如果扰动是一个随机变数,平衡点将成为一个平衡的子集。但是,我们不知道这些新的平衡点或子集的位置。此外,在处理障碍时,随时间变化的方法不是很方便。他们只能使用在附近的目标,这附近要适当界定,以确保无碰撞轨迹的闭环系统。请注意连续状态反馈不能适用于真实情况下的机器人,因为间断的速度导致无限的加速度。我们建议达成某一存在障碍特定配置的