全向移动机器人的神经滑模自适应PD跟踪控制

张凯文; 李国丽; 许家紫; 王群京; 文彦

doi:10.16578/j.issn.1004.2539.2023.11.002

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

全向移动机器人的神经滑模自适应PD跟踪控制

理论研究 | 更新时间：2023-12-01

- 全向移动机器人的神经滑模自适应PD跟踪控制
- Neural Sliding Mode Adaptive PD Tracking Control of Omnidirectional Mobile Robots
- 机械传动 2023年47卷第11期页码：9-13
- 作者机构：
  
  1.安徽大学电气工程与自动化学院，安徽合肥 230601
  2.安徽大学高节能电机及控制技术国家地方联合实验室，安徽合肥 230601
- 作者简介：
  
  张凯文（1995— ），男，四川雅安人，硕士研究生；主要研究方向为机器人控制技术；2321330190@qq.com。
  李国丽（1961— ），女，安徽合肥人，博士，教授；主要研究方向为机器人控制、伺服电机及其控制、新型电力传动；1841240587@qq.com。
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金重点项目(51637001)
- DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2023.11.002
  中图分类号：
- 纸质出版日期：2023-11-15，
  
  收稿日期：2022-09-15，
  
  修回日期：2022-09-28，
扫描看全文
张凯文,李国丽,许家紫等.全向移动机器人的神经滑模自适应PD跟踪控制[J].机械传动,2023,47(11):9-13.

Zhang Kaiwen,Li Guoli,Xu Jiazi,et al.Neural Sliding Mode Adaptive PD Tracking Control of Omnidirectional Mobile Robots[J].Journal of Mechanical Transmission,2023,47(11):9-13.
张凯文,李国丽,许家紫等.全向移动机器人的神经滑模自适应PD跟踪控制[J].机械传动,2023,47(11):9-13. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2023.11.002.

Zhang Kaiwen,Li Guoli,Xu Jiazi,et al.Neural Sliding Mode Adaptive PD Tracking Control of Omnidirectional Mobile Robots[J].Journal of Mechanical Transmission,2023,47(11):9-13. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2023.11.002.

摘要

针对四轮全向机器人数学模型中未知因数的干扰，提出了一种基于神经滑模的比例微分（Proportional plus Derivative，PD）自适应跟踪控制策略。首先，对机器人的动力学模型进行分析；其次，利用反步轨迹跟踪控制器得到虚拟速度，基于虚拟输入与实际输入的误差设计PD控制器；接着，采用神经网络来逼近动力学模型中的不确定性，并利用Lyapunov定理证明了系统的稳定性。仿真和实验结果表明，该控制策略具有有效性。

Abstract

A proportional plus derivative (PD) adaptive tracking control strategy based on neural sliding mode is proposed for the interference of unknown factors in the mathematical model of four-wheel omnidirectional robots. Firstly

the dynamics model of the robot is analyzed. Secondly

the backstepping trajectory tracking controller is used to obtain the virtual velocity

and the PD controller is designed based on the error between the virtual input and the actual input. Then

the neural network is used to approximate the uncertainty in the dynamics model

and the stability of the system is proved by the Lyapunov theorem. Simulation and experimental results show that the control strategy is effective.

关键词

轨迹跟踪全向移动机器人神经网络自适应控制PD控制

Keywords

Trajectory trackingOmnidirectional mobile robotNeural network adaptive controlPD control

references

LU Q，CHEN J，WANG Q，et al.Practical fixed-time trajectory tracking control of constrained wheeled mobile robots with kinematic disturbances［J］.ISA Transactions，2022，129（PA）：273-286.

HOU R，CUI L Z，BU X H，et al.Distributed formation control for multiple non-holonomic wheeled mobile robots with velocity constraint by using improved data-driven iterative learning［J］.Applied Mathematics and Computation，2021，395（4）：125-136.

LIU K，LI H，ZHANG Y，et al.Extended state observer based adaptive sliding mode tracking control of wheeled mobile robot with input saturation and uncertainties［J］.Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part C：Journal of Mechanical Engineering Science，2019，233（15）：5460-5476.

FIERRO R，LEWIS F L.Control of a nonholomic mobile robot：backstepping kinematics into dynamics［J］.Journal of Robotic Systems，1997，14（3）：149-163.

CUI Q Z，LI X，WANG X K，et al.Backstepping control design on the dynamics of the omni-directional mobile robot［J］.Applied Mechanics and Materials，2012，203（3）：51-56.

SONG B，HEDRICK J K.Dynamic surface control of uncertain nonlinear systems［J］.An LMI Approach，Springer Science Business Media，2011，322（11）：43-49.

LEE J H，LIN C，LIM H，et al.Sliding mode control for trajectory tracking of mobile robot in the RFID sensor space［J］.International Journal of Control，Automation Systems，2009，7（3）：429-435.

BESSAS A，BENALIA A，BOUDJEMA F，et al.Integral sliding mode control for trajectory tracking of wheeled mobile robot in presence of uncertainties［J］.Journal of Control Science and Engineering，2016，45（3）：336-347.

BOZEK P，KARAVAEV Y L，ARDENTOV A A，et al.Neural network control of a wheeled mobile robot based on optimal trajectories ［J］.International Journal of Advanced Robotic Systems，2020，17（2）：1045-1061.

王建彬，杨宜民，陈建平.改进BELVC的四轮驱动机器人运动控制方法［J］.华中科技大学学报（自然科学版），2013，41（S1）：9-12.

WANG Jianbin，YANG Yimin，CHEN Jianping.Motion control of four-wheel omni-directional mobile robots by improved brain emotional learning velocity controller［J］.Journal of Huazhong University of Science and Technology（Natural Science Edition），2013，41（S1）：9-12.

阴贺生，张秋菊，宁萌，等.基于滑动动力学模型的机器人轨迹跟踪控制［J］.机械传动，2018，42（4）：1-6.

YIN Hesheng，ZHANG Qiuju，NING Meng，et al.Trajectory tracking control system of robot based on slip dynamics model［J］.Journal of Mechanical Transmission，2018，42（4）：1-6.

STOJANOVIC V，NEDIC N.Joint state and parameter robust estimation of stochastic nonlinear systems［J］.International Journal of Robust and Nonlinear Control，2016，26（14）：3058-3074.

LIU Y，LIU X，JING Y，et al.Annular domain finite-time connective control for large-scale systems with expanding construction［J］.IEEE Transactions on Systems Man，and Cybernetics：System，2021，51（10）：1059-1069.

LIANG H，GUO X，PAN Y，et al.Event-triggered fuzzy bipartite tracking control for network systems based on distributed reduced-order observers［J］.IEEE Transactions on Fuzzy Systems，2020，29（6）：1601-1614.

CUI G，YU J，SHI P.Observer-based finite-time adaptive fuzzy control with prescribed performance for nonstrict-feedback nonlinear systems［J］.IEEE Transactions on Fuzzy Systems，2022，30（3）：767-778.

REN C，LI X H，YANG X B，et al.Extended state observer-based sliding mode control of an omnidirectional mobile robot with friction compensation［J］.IEEE Transactions on Industrial Electronics，2019，66（12）：9480-9489.

THI K D H，NGUYEN M C，VO H T，et al.Trajectory tracking control for four-wheeled omnidirectional mobile robot using Backstepping technique aggregated with sliding mode control［C］//International Symposium on Instrumentation，Control，Artificial Intelligence，and Robotics（ICA-SYMP）.IEEE，2019：131-134.

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

一种新型弱耦合并联髋关节康复机构设计及运动控制

基于高阶内模迭代学习的关节机器人控制研究

基于MPC的麦克纳姆轮移动平台轨迹跟踪控制

纯滚动轮式移动机器人设计及运动控制研究

混合驱动柔索并联机器人自适应迭代学习控制