25、轮式移动机器人抗侧滑路径跟踪控制与改进级联自抗扰控制方法解析

轮式移动机器人抗侧滑路径跟踪控制与改进级联自抗扰控制方法解析

在机器人控制领域，轮式移动机器人的抗侧滑路径跟踪控制以及针对手腕震颤抑制的控制算法都是重要的研究方向。本文将详细介绍轮式移动机器人抗侧滑路径跟踪控制方法，以及改进级联自抗扰控制（ICLADRC）算法在手腕震颤抑制系统中的应用。

轮式移动机器人抗侧滑路径跟踪控制

1. 研究背景与现状
   • 早在2008年，就有研究指出若要使轮式移动机器人具备高速行驶能力，必须考虑侧滑的可能性。然而，至今大多数研究仍聚焦于低速轮式移动机器人，未将侧滑纳入研究范畴。
   • 部分研究者注意到侧滑对路径跟踪的影响并开展了相关工作。2015年，Song将侧滑纳入轮式移动机器人的运动学模型，但未从动力学角度考虑侧滑的来源，也未探讨减少或消除侧滑的方法。
   • 2019年，研究团队引入车辆控制领域成熟的轮胎力学，建立了基于动力学模型的非线性模型预测控制器。虽该方法能减少侧滑，但由于纵向速度与参考路径坐标点的耦合关系，难以通过降低纵向速度来减少侧滑。为此，在控制器基础上增加了基于横摆率的纵向速度开关，进一步减少侧滑，但此开关也带来因定位误差等干扰导致纵向速度降低的问题。
   • 2020年，提出基于模糊控制和非线性模型预测控制的抗侧滑路径跟踪控制方法。该方法性能优于简单开关控制，但模糊控制器依赖设计经验，难以获得最优解。
2. 动力学模型
   • 采用的动力学模型如下：
     [
     \begin{bmatrix}