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摘要在科技日益发展的今天，移动机器人技术的研究越来越受到广大学者和研究人员的关注，其在生产生活、服务、军事等方面也有着相当多的应用。对于移动机器人，其运动控制问题是重点。而运动控制问题包括镇定控制，路径跟踪和轨迹跟踪三钟，本文研究的则主要是轨迹跟踪问题。本文主要研究内容和结果如下：
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1.了解移动机器人典型结构，对当前关于移动机器人轨迹跟踪控制的研究现状和研究方法进行介绍说明。
2.对非完整约束和非完整系统进行说明，进一步分析轮式移动机器人的非完整性，并建立其运动学模型。
3.采用滑模变结构控制方法，针对运动学模型，结合 Lyapunov 函数和反演思想设计滑模面。对于滑模抖振问题，用连续函数法改造趋近律，完成了速度控制的设计。
4.在 matlab/simulink平台上仿真，验证轨迹跟踪的全局渐近稳定。毕业论文关键词 移动机器人 轨迹跟踪 非完整系统 运动学模型 滑模变结构20862
Title Sliding Mode Variable Structure Control and Simulation
for Wheeled Robot’s Trajectory Tracking
Abstract
By the develop of technology today ,more and more scholars and researchers
start to study the mobile robot. And it now has a considerable number of
applications on production life , service , and military.
For mobile robots, motion control problem is its focus. The motion
control problems contain stabilization control, path tracking and
trajectory tracking ,and this study is mainly about trajectory tracking
problems. The main contents and results are as follows:
1.To understand the typical structure of the mobile robot, and
introduce the current research status and tracking control methods
2.To introduce the nonholomic constraint and system, analysis the
nonholomic constraint on wheeled mobile robot , and build it’s kinematic
model.
3 Using variable structure control method for kinematic model to design
sliding surface by combining Lyapunov function and backstepping theory.
For the chattering problem of sliding, approaching law by the method of
continuous function .Complete the designing of speed control.
4. Verificating the global asymptotic stability of trajectory tracking
on the matlab / simulink platform for simulation.
Keywords Mobile Robot Trajectory Tracking Nonholonomic systems
Kinematic model Sliding Mode Variable Structure
目 次
1 绪论 1
1.1 课题的研究背景及意义 1
1.2 移动机器人的典型结构 1
1.3 对于轮式移动机器人运动控制的分类 3
1.4 移动机器人轨迹跟踪控制的研究现状 3
1.5 论文研究内容和组织结构 5
2 非完整约束下的移动机器人的数学建模7
2.1 非完整约束和非完整系统 7
2.2 非完整移动机器人的运动学模型 9
2.3 本章小结 10
3 基于运动学模型的滑模变结构轨迹跟踪控制 1 1
3.1 滑模变结构控制理论11
3. 2 移动机器人滑模轨迹跟踪控制 13
3. 3 系统仿真与结果分析 17
3.4 本章小结 24
结论 26
致谢 27
参考文献2 8
1 绪论
1．1 课题的研究背景及其意义
机器人的诞生和机器人学的建立，是 20 世纪人类科学技术的最伟大成就之一，
是当代最高意义的自动化[1]。
首台应用于工业的机器人诞于 1956 年，自此，对于机器人技术的研究越来越受
到重视，而其实际应用也日益普及。由于一些工作的环境恶劣，危险性较大，或劳动
强度过大等原因，人类并不适合活动作业，而机器人作为一类新型工具，显示出极大
的优越性，解放了劳动力。但在实际应用中，原本固定于一处的机器人并不能满足作