基于模糊CMAC的移动机器人轨迹跟踪控制.pdfVIP

ComputerEngineeringandApplications计算机工程与应用 基于模糊CMAC的移动机器人轨迹跟踪控制 金 娟，王耀南 JIN Juan，W ANG Yaonan 湖南大学 电气与信息工程学院，长沙 410082 CollegeofElectricalandInformationEngineering，HunanUniversity，Changsha410082，China JINJuan，WANGYaonan．FuzzyCMAC—basedtrajectorytrackingcontrolfornonholonomicmobilerobot．Com— puterEngineeringandApplications，2015，51 1 ：54—58． Abstract：Todealwiththetrajectorytrackingcontrolproblemfornonholonomicmobilerobots，atrackingcontrolstrategy basedonfuzzyCMAC isproposed．FuzzyCMAC isusedtoapproximatethenonlinearitiesanduncertaintiesinmobile robot’Sdynamicmodel，combinedwiththevelocityerror，atorquecontrollerisconstructed，andaslidingitem isusedto compensatetheinfluenceofuncertaintyrobust．Thestabilityandasymptoticconvergencyoftrackingerrorisprovenby usingLyapunovfunction，simulationresultsvalidatetheproposedmethod． Keywords：mobilerobot；trajectorytracking；fuzzyCMAC 摘 要：针对受非完整约束的移动机器人的轨迹跟踪问题，提出了一种基于模糊CMAC的轨迹跟踪控制策略。该策 略利用模糊CMAC神经网络逼近移动机器人动力学模型的非线性和不确定，同时与速度误差结合起来构成力矩控 制器，并用滑模项来补偿不确定性扰动对 系统的影响。李亚普诺夫稳定性定理保证 了系统的稳定性和跟踪误差的 渐近收敛，仿真结果进一步验证了所提方法的有效性。 欠键词 ：移动机器人；轨迹跟踪；模糊CMAC 文献标志码：A 中网分类号：TP242．6 doi：10．3778~．issn．1002—8331．1303—0129 1 引言 具有全局稳定性 。文献 [6]将鲁棒 自适应方法用于移动 近年来对非完整系统的研究得到了国内外学者的 机器人的力矩控制 ，设计了全局稳定的轨迹跟踪控制 普遍关注。作为一类典型的非完整控制系统，移动机器 律 ，但没有对存在未知参数和不确定扰动下的系统进行 人的镇定和轨迹跟踪问题较为复杂 ，主要是因为受非完 研究。文献 7【】针对存在未知参数和不确定扰动的系统 整约束的系统不满足Brockett的光滑镇定条件 ，不存在 提出了模糊 自适应律 ，但是设计算法复杂。文献 8【一l0] 连续时不变的反馈控制律使其镇定到某一位置”。文献 在极坐标系下采用滑模控制 ，在存在外界扰动的情况下 [2—3]采用Lyapunov直接法和积分反演技术对移动机器 也取得了良好的跟踪效果 。本文从移动机器人的运动 人的轨迹跟踪问题进行了研究，对满足一定条件的参考 学和动力学模型 出发 ，利用模糊CMAC神经网络来逼 模型实现了全局指数跟踪。文献 4【】采用基于CMAC的 近系统的非线性和不确定性 ，同时与速度误差结合起来 算法实现了跟踪，算法简单但存在抖动。上述方法主要 构成力矩控制器 ，并用滑模项来补偿不确定性扰动对系 基于非完整移动机器人的运动学模型，要实现完美的轨 统的影响。所设计的控制器结构简单 ，算法易于实现 ， 迹跟踪控制 ，需要考虑移动机器人的动力学特性。文献 对满足一定条件的参考轨迹可以实现全局跟踪 ，并且对 [5]针对移动机器人的动力学模型 ，首先利用力矩控制 于有界未知扰动具有很强的鲁棒性。Lyapunov稳定性 和反演技术结合 ，设计了轨迹跟踪的控制律，所得结果 定理证明了其稳定性，仿真结果验证了其有效性。 基金项甘：国家高技术研究发展汁划 863 No．2012AA1l1004，No．2012AA112312 ；国家 自然科学基金 No．座机电话号码 。 作者简介：金娟 1988一 ，女 ，硕士研究生，研究领域为机器人控制 ，智