移动机器人的轨迹跟踪控制系统是一种典型的非线性系统。在移动机器人实际运行中,外界总是存在着未知的干扰和噪声以及非线性系统自身具有的不稳定性等缺点,使得轮式移动机器人运行的轨迹与给定轨迹之间难免会存在着误差。LefeberAAJ.运用反演法,先建立移动机器人的动力学模型,再以此模型设计控制律,从而使得系统实现对参考轨迹的实时跟踪[14]。另一方面,XiW.也是根据反演法的控制思想解决了链式系统控制律的稳定性问题[15]。目前也存在很多学者针对移动机器人的另一种模型——运动学模型,运用反演法提出了很多可行的控制律,在实际测试中也取得了良好的成效。吴忠伟等人通过使用模糊控制方法并用Lyapunov方程验证了稳定性,设计了一种具有模糊规则的滑模控制器[16]。
杨敏等人利用反步法设计非完整轮式移动机器人的运动学控制器,再针对动力学模型,根据滑模控制方法设计了具有渐进稳定性的控制律[17]。为了填补国内外在轮式移动机器人三维空间轨迹跟踪控制领域的空白,李小凤结合模糊控制方法和滑模控制方法,提出了一种轮式移动机器人三维斜面轨迹跟踪控制方法[18]。根据无奇异点的理论,董文杰等人设计了控制律,但是这该控制律也有一个缺陷,那就是系统的参考轨迹的控制输入不能为零[19]。这就导致移动机器人难以在过原点的直线轨迹上实现跟踪。
与非完整轮式移动机器人相关的轨迹跟踪控制理论日趋成熟,但还存在不少不足之处。起初研究条件有限,研究过程中往往只设定一个不确定因素,克服该因素的影响完成对非完整轮式移动机器人轨迹跟踪控制律的设计。但随着对控制律控制性能要求的提高,将来的研究工作将会转移到在受多种不确定因素影响时,系统如何仍能拥有良好的鲁棒性。另外,目前有关移动机器人轨迹跟踪的研究专注于二维平面,到了应用阶段,则难以处理复杂的路面状况,如三维空间的斜面爬坡和障碍物避障等。为处理这类问题,相信日后三维空间的轨迹跟踪研究将成为一个重要的研究方向。