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基于线性二次型算法的轮式移动机器人轨迹跟踪控制
第 6 卷 第3期 集 成 技 术 Vol. 6 No. 3
2017 年5月 JOURNAL OF INTEGRATION TECHNOLOGY May 2017
基于线性二次型算法的轮式移动机器人
轨迹跟踪控制
1,2 1
廖玉彬 欧勇盛
1 (中国科学院深圳先进技术研究院 深圳 518055)
2 (中国科学院大学深圳先进技术学院 深圳 518055)
摘 要 文章在控制输入饱和约束条件下，以非完整移动机器人的运动学模型为对象，研究了移动机器
人的轨迹跟踪问题。首先在参考轨迹处对运动学模型进行线性化得到移动机器人线性时变系统，证明了
其能观性和能控性，在此基础上设计了饱和约束条件的分段线性二次型控制器(Piecewise Linear Quadratic
Regulator，PLQR)，并基于 Lyapunov 方法证明了其稳定性。在 MATLAB 软件平台下的仿真和实验结果
表明，基于 PLQR 的轮式移动机器人对不同初始位姿及不同的参考轨迹都有较好的跟踪效果，且能够避
免控制律跳变现象，满足饱和约束条件。
关键词 移动机器人；轨迹跟踪；饱和约束；线性二次型调节器
中图分类号 TP 249 文献标志码 A
Trajectory Tracking Control of a Piecewise Linear Quadratic Regulator
for Wheeled Mobile Robots under Saturation Constraints
LIAO Yubin1,2 OU Yongsheng1
1( Shenzhen Institutes of Advanced Technology, Chinese Academy of Sciences, Shenzhen 518055, China )
2 ( Shenzhen College of Advanced Technology, University of Chinese Academy of Sciences, Shenzhen 518055, China )
Abstract In this paper, a framework which applies the piecewise linear quadratic regulator (PLQR) control
based on linear time-varying system was presented to solve the problem of input saturations in the tracking
control of wheeled mobile robot (WMR). Based on the Lyapunov method, it is proved that the designed trajectory
tracking controller PLQR can satisfy the input saturation condition, and guarantee the stability of closed-loop
system. With the Matlab simulation experiments, the results show that the PLQR based wheeled mobile robot has
good tracking perform
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