1.一种基于查表法的不完整约束轮式机器人轨迹跟踪控制方法,其特征在于,所述基于查表法的不完整约束轮式机器人轨迹跟踪控制方法利用欧拉格数值求解机器人运动学模型,建立在饱和约束条件下的控制输入(v,ω)与机器人的运动轨迹(x,y)关系表;根据提出的欧式距离最短判据查表,确定控制输入量;将确定的控制输入量作用于机器人,使机器人的运动轨迹跟踪到指定的参考轨迹;
所述欧拉格数值求解机器人运动学模型为:
其中,(x,y)为机器人质心在移动平面下的坐标,θ为机器人的姿态角,v为机器人运动过程中的瞬时线速度,ω为转动角速度;(v,ω)为模型的控制输入,且满足饱和约束条件:其中vmax和ωmax是两个确定的正常数;
给定任意参考轨迹(xr,yr),为线性、非线性曲线或者不满足单一曲线描述的一系列轨迹坐标序列;当控制输入为(v,ω),机器人的运动轨迹(x,y)跟踪指定参考轨迹(xr,yr);
所述建立在饱和约束条件下的控制输入(v,ω)与机器人的运动轨迹(x,y)关系表,包括:根据控制输入量(v,ω)满足的饱和约束条件,将(v,ω)分别离散为(m,n)等份,如:满足
存在一个等分量vi=0, 和ωj=0, 根据离散划分结
果,获得m×n种不同的控制方式;
若机器人初始位置为坐标原点(0,0),在不同的输入控制量(v,ω)作用下,机器人的运动轨迹不同,在一定的采样时间内,机器人到达不同的位置坐标(x,y);在建立不同输入量作用下,机器人运动所达位置关系对应表中,采用欧拉格式数值求解机器人的运动模型;计算过为:其中t为采样时间步长;
所述根据提出的欧式距离最短判据查表,确定控制输入量,包括:
根据指定的参考轨迹(xr,yr),以起点为坐标原点,结合建立的控制量-位置对应关系,以机器人在某种控制输入下所能达位置与期望的轨迹跟踪位置欧式距离最短为判据,确定当前时刻的最优控制方式;
记当前时刻机器人的位置坐标为M0i(x0i,y0i),机器人期望在下一时刻到达位置为Mri(xri,yri),则欧式距离最短判据查表判据为:其中,j=1,2,3,…,m×n,第i时刻的最优控制策略Copt_i属于欧式距离最短判据查表中[C1(v1,ω1),C2(v1,ω2),…,Cm×n(vm,ωn)]中的其中一种;
不同时刻的最优控制策略的组合,形成轨迹(xr,yr)跟踪的最优控制策略Copt,通过不断查表的方式使移动机器人跟踪期望轨迹。
2.如权利要求1所述的基于查表法的不完整约束轮式机器人轨迹跟踪控制方法,其特征在于,所述基于查表法的不完整约束轮式机器人轨迹跟踪控制方法进一步包括:基于Matlab,对直线、正弦、余弦和圆的不同特性轨迹的跟踪进行仿真验证。
3.一种利用权利要求1~2任意一项所述基于查表法的不完整约束轮式机器人轨迹跟踪控制方法的轮式移动机器人。