侧滑和打滑下的轮式移动机器人轨迹跟踪控制

来源：计算机应用杂志2024年第7期北京时间：

作者：胡映, 陈志环

单位：1.冶金自动化与检测技术教育部工程研究中心(武汉科技大学), 武汉 430081；2.武汉科技大学 机器人与智能系统研究院, 武汉 430081

摘要：针对未知侧滑和打滑干扰下轮式移动机器人（WMR）轨迹控制中，存在模型不确定性、外部干扰等扰动导致传统滑模控制易出现收敛精度不足、控制输入抖振的问题，提出一种基于非线性扩展状态观测器的自适应二阶滑模跟踪控制方法（ASOSMC-NESO）。首先建立了侧滑与打滑条件下的轮式移动机器人运动学和动力学模型；其次，由反步法设计运动学控制器，为动力学提供虚拟速度；接着，针对外部干扰设计了非线性扩展状态观测器，以估计总扰动；然后，基于二阶积分滑模的思想将积分滑模和非奇异快速终端滑模面相结合，设计了动力学控制器，并给出了控制器稳定性分析。实验结果表明，对比一阶滑模控制方法，该控制方法误差最大值在线性和非线性轨迹下，分别下降约89.53%和16.28%，而且控制输入基本不受干扰影响。由此可见，ASOSMC-NESO能有效提高WMR在未知侧滑和打滑下的控制精度，并有效削减抖振和提升WMR轨迹跟踪鲁棒性。

关键词：轮式移动机器人,侧滑和打滑,轨迹跟踪,二阶滑模,非线性扩展状态观测器

基金资助：国家自然科学基金资助项目(62173262)