基于线性二次型的移动机器人最优运动控制算法设计.docx

摘要:最近几年，在生活中使用移动机器人越来越普遍，并且研究的领域也越来越宽广。在这篇文章中把轮式移动机器人作为我们研究的主要对象，把机器人轮子的滑动忽略，认为它只做纯滚动运动。这样，相应的约束会施加到移动机器人身上。从根本上来说这种理想约束就相当于非完整约束，而这种非完整约束把轮式移动机器人变成非完整系统的典型例子。最近几年，在智能控制算法快速发展的基础上，智能化移动机器人也跟上了发展步伐快速发展。

本文查阅了大量的资料和文献，本论文对轮式移动机器人的速度、位置、控制量和时间之间的变化关系进行研究和讨论，得到了以下成果：

首先，向读者介绍说明轮式移动机器人的有段特点，再根据这些运动特性建立运动学以及动力学模型，最后确定一个有关于轮式移动机器人轨迹跟踪控制的方案。根据牛顿运动定律，了解机器人在平面上是离散运动学模型，将其写成矩阵形式，并用最优矩阵求解机器人最优运动控制的各个变量，通过向机器人施加多次控制，使机器人达到最终目标状态。为该控制系统编写MATLAB程序，使该系统得以验证。绘制出相应的模型曲线。得到仿真曲线后分析整理得出结论，提出论文之后的展望。提出需要改进的地方和还未探索的课题。

关键词：移动机器人；线性二次调节器；最优控制

目录

摘要

Abstract

1.绪论-1

1.1 引言-1

1.2 课题研究意义-1

1.3 本文研究的主要内容-2

2.轮式移动机器人-3

2.1 轮式移动机器人的基本结构-3

2.1.1各种轮式机器人移动机构简介-3

2.2轮式移动机器人的运动学模型-5

2.2.1 机器人质点运动模型-5

2.2.2 两轮差动式移动机器人-8

2.3轮式移动机器人的运动控制原理-10

2.3.1运动控制任务-10

2.3.2速度控制-11

2.3.3 位置控制-11

3.线性二次型最优控制-12

3.1线性二次型最优控制基本理论-12

3.1.1 完全信息状态下的LQ控制-12

3.1.2 状态调节器-13

3.1.3 输出调节器-14

3.1.4 LQ最优控制-15

3.3 二次型最优控制算法设计-16

4.实验与仿真-18

结    论-21

参 考 文 献-22

附 录-23

致    谢-24