[发明专利]用于轮式机器人的轨迹跟踪控制方法

权利要求书

1.一种用于轮式机器人的轨迹跟踪控制方法，其特征在于，包括：

根据轮式机器人的位置数据与姿态数据，建立运动学模型；

将所述运动学模型变换为链式模型；

根据所述链式模型以及预设的参考轨迹，建立参考模型；

根据所述链式模型与所述参考模型，确定跟踪误差；

根据所述跟踪误差，建立误差系统，所述误差系统包括第一子系统与第二子系统；

根据所述第一子系统，建立二阶非线性扩张状态观测器，并根据所述第二子系统建立三阶非线性扩张状态观测器；

根据所述二阶非线性扩张状态观测器，确定第一非奇异终端滑模控制器，并根据所述三阶非线性扩张状态观测器，确定第二非奇异终端滑模控制器；

基于所述第一非奇异终端滑模控制器与所述第二非奇异终端滑模控制器，向所述轮式机器人发送控制指令，以控制所述轮式机器人对所述参考轨迹进行跟踪。

2.根据权利要求1所述的轨迹跟踪控制方法，其特征在于，所述运动学模型如下：

其中，(X，Y)为所述轮式机器人的中心坐标，θ为所述轮式机器人的航向角，ω为所述轮式机器人的航向角速度，v为所述轮式机器人的纵向速度。

3.根据权利要求2所述的轨迹跟踪控制方法，其特征在于，所述链式模型如下：

其中，

z₁，z₂，z₃为所述链式模型的状态量，v₁，v₂为所述链式模型的控制量。

4.根据权利要求3所述的轨迹跟踪控制方法，其特征在于，所述参考模型如下：

其中，

(X_r，Y_r)为所述参考轨迹的坐标，z_r1，z_r2，z_r3为所述参考模型的参考状态变量，v_r1，v_r2为所述参考模型的参考控制量。

5.根据权利要求4所述的轨迹跟踪控制方法，其特征在于，所述跟踪误差包括：

其中，e₁，e₂，e₃，e₄为所述跟踪误差。

6.根据权利要求5所述的轨迹跟踪控制方法，其特征在于，所述误差系统包括：

所述第一子系统为：

所述第二子系统为：

其中，

f₁为所述第一子系统的总扰动，f₂所述第二子系统的总扰动。

7.根据权利要求6所述的轨迹跟踪控制方法，其特征在于，所述二阶非线性扩张状态观测器以及三阶非线性扩张状态观测器如下：

NLESO_1：

NLESO_2：

其中，

NLESO_1为所述二阶非线性扩张状态观测器，NLESO_2为所述三阶非线性扩张状态观测器，为NLESO_1的观测状态变量，为NLESO_2的观测状态变量，α₀₁，α₀₂为NLESO_1的增益，β₀₁，β₀₂，β₀₃为NLESO_2的增益，ξ₀₁为NLESO_1的相关常数，ξ₀₂为NLESO_2的相关常数，R为大于0的常数。