分類號(hào)tp移動(dòng)機(jī)器人的應(yīng)用工程研究受到世界各國普遍重視，戶外小型智能移動(dòng)機(jī)器人是一類工程服務(wù)型機(jī)器人，有著廣泛的應(yīng)用前景，可應(yīng)用于環(huán)境清潔、農(nóng)林植保、資源勘探等場(chǎng)合。非結(jié)構(gòu)化的工作環(huán)境對(duì)該類機(jī)器人自主運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性提出了較高要求，同時(shí)機(jī)器人工作時(shí)機(jī)械本體會(huì)受到擾動(dòng)和沖擊，其動(dòng)力學(xué)特性復(fù)雜，因此戶外小型智能移動(dòng)機(jī)器人要走向?qū)嶋H應(yīng)用，穩(wěn)定可靠的運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤控制至關(guān)重要。本文首先分析偽線性跟蹤控制律固有的局部穩(wěn)定性弱點(diǎn)，再根據(jù)后退設(shè)計(jì)方法的思想，從戶外小型智能移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的非線性反饋跟蹤控制律出發(fā)，充分考慮移動(dòng)機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)特性，一步步“后退”至整個(gè)系統(tǒng)，基于移動(dòng)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型，設(shè)計(jì)了全局穩(wěn)定的軌跡跟蹤控制律，具有工程應(yīng)用價(jià)值。

1模型及軌跡跟蹤描述戶外小型智能移動(dòng)機(jī)器人是一后二輪驅(qū)動(dòng)的四輪小車。其運(yùn)動(dòng)學(xué)模型取為描述為移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤可描述為尋求反饋控制律u=，使得對(duì)任意初始誤差，系統(tǒng)（1）在該控制律作用下位姿誤差p有界，且im p跟蹤直線結(jié)果2偽線性化跟蹤控制的局限性該機(jī)器人作為典型的非線性系統(tǒng)，在穩(wěn)定狀態(tài)鄰s q-2域內(nèi)與偽線性系統(tǒng)是等價(jià)的。據(jù)此設(shè)計(jì)的跟蹤控制律為現(xiàn)對(duì)直線軌跡y.―x.=0進(jìn)行跟蹤仿真，取叫=0rad/s，vr初始位姿取為=過程中貫穿了后退設(shè)計(jì)方法的思想。現(xiàn)約定：v0、c0為運(yùn)動(dòng)學(xué)控制中的速度控制量且滿足⑷式，v0為運(yùn)動(dòng)學(xué)模型中的lyapunov函數(shù)且滿足（5）式，w為動(dòng)力學(xué)模型中的速度狀態(tài)變量，v為動(dòng)力學(xué)模型中的lyapunov函數(shù)；n為中間虛擬控制量且滿足n=z+5，z為誤首先，根據(jù)已確定的v函數(shù)設(shè)計(jì)中間虛擬控制量n由上述約定可將（7）式寫為若在（8）取5結(jié)合（0）式、（1）式可以看出，若要r負(fù)定，則z=0.然后，確定動(dòng)力學(xué)模型中的v函數(shù)。當(dāng)z收斂至零，v便可對(duì)p負(fù)定，因此在v中應(yīng)包含z同時(shí)也應(yīng)包含vo，則v最終取為最后，“后退”至整個(gè)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)控制律為控制律u可以使得v

跟蹤圓軌跡誤差控制的結(jié)果速度并迅速平穩(wěn)地達(dá)到擂值，赫丨律（3）ishag.ccrc岣://麗⑵跟蹤直線軌跡yr―xr=o，⑴r=o，vr=1m/s，對(duì)初始狀態(tài)變量為和2種情況進(jìn)行仿真。和表明控制律（13）使機(jī)器人具有良好的動(dòng)態(tài)特性。2種情況下機(jī)器人均在目標(biāo)軌跡上而速度方向相反，系統(tǒng)繼續(xù)施加控制力矩調(diào)整平移和轉(zhuǎn)動(dòng)w=rad/s跟蹤直線結(jié)果⑴=1rad/s跟蹤直線結(jié)果對(duì)戶外小型智能移動(dòng)機(jī)器人由于慣性作用引起的偏離軌跡進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。

綜上所述，本文針對(duì)戶外小型智能移動(dòng)機(jī)器人的特點(diǎn)和發(fā)展要求，利用后退方法設(shè)計(jì)了運(yùn)動(dòng)軌跡5跟蹤控制律。由于充分考慮到了戶外機(jī)器人工作環(huán)境的不確定性及其自身的動(dòng)力學(xué)特性，不僅獲得在全局范圍內(nèi)漸近收斂的跟蹤效果，還使機(jī)器人具有較強(qiáng)的魯棒性和實(shí)時(shí)糾偏能力。研究結(jié)果對(duì)戶外小型智能移動(dòng)機(jī)器人的應(yīng)用工程具有重要意義。