基于高增益观测器的单球移动机器人控制

来源期刊：控制工程2020年第5期

论文作者：刘飞飞 朱杨林 彭辉辉 刘龙细

文章页码：799 - 806

关键词：自平衡;轨迹跟踪;高增益观测器分离定理;欠驱动;

摘    要：为针对单球移动机器人状态不完全可测及抗干扰能力弱的问题,提出一种基于高增益观测器分离定理的欠驱动滑模控制。首先,将单球移动机器人简化为二维倒立摆系统,并建立了拉格朗日动力学模型;然后,设计了欠驱动滑模控制器在机器人自平衡的同时,进行轨迹跟踪,实现机器人位姿的实时控制,并验证了系统的稳定及收敛性;再者,针对机器人运动过程角速度、位移速度等不可测量的问题,设计了高增益观测器来估计其状态,并对其观测误差进行了有界判定;最后,通过仿真和实验对控制方法进行了验证,结果显示:相比与传统控制方法,机器人在自平衡和轨迹跟踪时,动态品质更优,且无异常抖动,具有良好的应用前景。