[发明专利]一种基于自适应滑模控制的移动机器人轨迹跟踪新方法

权利要求书

1.一种基于自适应滑模控制的移动机器人轨迹跟踪新方法，其特征是：

步骤一：在每个控制周期开始时，给定移动机器人新的目标运动状态；

步骤二：控制算法根据新的目标运动状态与测量得到的当前运动状态之间的误差，通过自适应快速双幂次滑模控制给出此周期内机器人期望运动指令来减小误差；

步骤三：为机器人的当前期望运动指令施加实时滑转补偿，给入移动机器人的执行机构并执行；

步骤四：移动机器人执行接收到的运动指令，直至当前控制周期结束，回到步骤一。

上文所述的运动状态包含了机器人的位置和速度等综合信息。以上四个步骤循环执行直到控制系统收到停止指令。

2.根据权利要求1所述的基于自适应滑模控制的移动机器人轨迹跟踪新方法，其特征是步骤二包括：

二维环境下该轮式移动机器人的位姿为q_c＝[x_c y_c θ_c]^T，C为几何中心点，并假设与两侧轮的轴心三者共线，x_c为中心点在X方向的位置坐标，y_c为中心点在Y方向的位置坐标，θ_c是轮式移动机器人运动方向与X轴正向的夹角。车轮半径为r，两侧车轮的中心距离为2l。理想情况下，v_c和w_c分别为前进时质心的线速度和角速度，也就是机器人的当前运动指令。q＝[x_r y_r θ_r]^T为期望的位姿，v_r和w_r为期望的质心的线速度和角速度。期望与实际的误差位姿为q_e＝[x_e y_e θ_e]^T，其微分状态为v_e和w_e为质心的线速度和角速度误差。

令：

则自适应滑模控制率为：

其中和为自适应控制函数，且μ₁₁,μ₁₂,μ₂₁,μ₂₂＞0，k₁,k₂,k₃＞0，0＜a₁＜1，a₂＞1。

3.根据权利要求1所述的基于自适应滑模控制的移动机器人轨迹跟踪新方法，其特征是步骤三包括：

滑转补偿过程中，在机器人出现滑转现象的时候，v′_c和ω′_c是机器人为了补偿滑转产生的偏差而应该执行的速度和角速度指令，其对于时间的微分分别为和v_sl和v_sr为左右两轮对质心的有效驱动速度，其对于时间的微分分别为和v_l和v_r为车轮实际发出速度，其对于时间的微分分别v_l和v_r。s_sl和s_sr分别为左右轮的滑转率，其对于时间的微分分别为和通过对车运动状态进行测量得到产生滑转之后质心实际的线速度和角速度v_a和ω_a，其对于时间的微分分别为和

定义滑转率为：

则产生滑转之后滑转补偿的依据是：

其中有：

将等式(2)左侧对时间积分就可以得到进行滑转补偿时，机器人应该执行的速度和角速度指令v′_c和ω′_c。