[发明专利]基于选择性扰动补偿的全向移动机器人轨迹跟踪控制方法

权利要求书

1.一种基于选择性扰动补偿的全向移动机器人轨迹跟踪控制方法，其特征在于，所述方法包括：

建立全向移动机器人系统动力学模型；

基于所述全向移动机器人动力学模型设计扩张状态观测器；

利用扩张状态观测器估计的总扰动设计选择性扰动补偿控制器；

其中，所述利用扩张状态观测器估计的总扰动设计选择性扰动补偿控制器包括：

获取基于全扰动补偿的闭环控制系统的能量函数；

将能量函数的导数按机器人控制的x、y、θ三个通道进行展开，针对每个通道进行独立的扰动类型分析；

当总扰动令为负时，i通道的扰动会加快能量耗散速度，加速系统的收敛与稳定，为有利扰动，此时的扰动被系统利用而不在控制输入中被补偿；

当总扰动令为正时，i通道的扰动会减缓能量耗散速度，为不利扰动，将此时的扰动通过控制器补偿；

选取双曲函数tanh作为饱和函数，引入新的过渡参数h，设计平滑的条件判断函数，获取基于选择性扰动补偿的控制律，根据控制律获取基于选择性扰动补偿的控制系统的闭环误差方程；

根据闭环误差方程获取选择性扰动补偿控制系统的能量函数；

其中，所述根据闭环误差方程获取选择性扰动补偿控制系统的能量函数具体为：

其中，为控制误差的时间导数，T为矩阵的转置，M为机器人动力学中一个对称正定的惯性矩阵，K_p为比例控制增益矩阵，x₃为与扰动相关的系统扩张状态，J_c为由三个通道的条件判断函数的实时函数值构成的对角矩阵，为扩张状态观测器对x₃的估计值；

平滑的条件判断函数Jud(·)具体为：

其中，h_i为每个通道对应的过渡参数，为扰动判断项，其中e_i、x_3,i、和分别代表向量e、x₃、和的第i个元素，M_ii表示矩阵M第i行第i列的元素。