2013，49（23）1引言近年来，随着移动机器人的广泛应用，移动机器人吸引了众多科研人员的目光。移动机器人是执行未知环境探索的主体，深受人们的关注。跟踪控制作为移动机器人运动控制的主要部分，其目标就是要通过调节机器人的运动速度和运动方向，使机器人沿期望的无碰撞的轨迹运动。在现实中，要减少移动机器人实际轨迹与期望轨迹之间的误差并不是一件容易的事情，移动机器人具有时变、非线性的动力学特征，由于驱动轮存在滑动和传感器测量的误差，再加上内部和外部的干扰和噪声的影响，移动机
器人很难实现有效、精确地跟踪。滑模变结构控制作为一类非常特殊的非线性控制，对在预定的滑模区的运动点，与对象的参数和扰动无关，这种控制方法具有快速响应、对参数变化及扰动不灵敏、无需系统在线辨识、物理实现简单等优点[1]，在机器人的控制领域很受欢迎。20世纪90年代，Kanayama Y 、Kimura Y 和Miyazaki F 提出了一种基于自动移动机器人的稳定跟踪控制方法[2]，并成功地应用于机器人Yamabico-1I ，加快了滑模变结构在机器人控制一种新型的移动机器人轨迹跟踪控制方法
张扬名1，刘国荣1，2
ZHANG Yangming 1,LIU Guorong 1，2
1.湘潭大学信息工程学院，湖南湘潭411105
2.湖南工程学院，湖南湘潭411101
1.College of Information Engineering,Xiangtan University,Xiangtan,Hunan 411105,China
2.Hunan Institute of Engineering,Xiangtan,Hunan 411101,China
ZHANG Yangming,LIU Guorong.Novel trajectory-tracking control method for mobile https://www.doczj.com/doc/499311199.html,puter Engineering and Applications,2013,49（23）：257-260.
Abstract ：This paper is mainly to study trajectory tracking control method for nonholonomic mobile robot which is based on kinematic model,with global asymptotic stability.The nonlinear control method is made up of feedforward signal and feedback signal.A feedforward part is variable structure control.Switch function of variable structure control is designed based on the backstepping method.In order to weaken chattering,the exponential rate reaching rule is used in the sliding mode variable struc-ture control.The first method of Lyapunov is used to analyse the stability of control system,and prove that the sliding mode tracking controller is stable.A feedback part is a controller which is developed based on a Lyapunov approach.Through the inter-action of the feedforward part and the feedback part,the precision for mobile robot trajectory tracking control is improved.The experimental results show that the control effect is improved obviously compared with the common method ,the tracking error can be in a relatively short period of convergence.The control method has the very good anti-disturbance performances.Key words ：mobile robot;sliding mode variable structure;trajectory tracking;Lyapunov;backstepping;kinematic model
摘要：主要是对非完整约束下移动机器人的轨迹跟踪控制进行了研究，提出了一种新型的基于移动机器人运动模型、具有全局渐近稳定性的跟踪控制方法。这种非线性控制方法主要分为前馈和反馈两个部分：前馈部分是一种滑模控制器，它是基于反演设计的思想设计了切换函数，采用指数趋近律，减少了滑模变结构控制的抖动，并使用Lyapunov 第一法对控制系统进行了稳定性分析，证明了滑模跟踪控制器是稳定的；反馈部分是基于Lyapunov 函数的方法设计的反馈控制器。通过前馈部分和反馈部分的相互作用，提高了移动机器人轨迹跟踪控制的精度。实验结果表明与一般的跟踪控制方法相比，控制效果明显改善，跟踪误差能在较短时间内收敛，具有很好的抗干扰性能。
关键词：移动机器人；滑模变结构；轨迹跟踪；Lyapunov ；反演设计；运动模型
文献标志码：A 中图分类号：TP393doi ：10.3778/j.issn.1002-8331.1202-0225
基金项目：国家自然科学基金（No.51177040，No.61104072）；湖南省自然科学湘潭市联合基金重点资助项目（No.09jj8006）。
作者简介：张扬名（1987—），男，通讯作者，硕士研究生，主要研究领域：移动机器人的运动控制；刘国荣（1957—），男，教授，博士生导师，
主要研究领域：智能控制理论与应用、交流电机控制。E-mail ：ymz716@https://www.doczj.com/doc/499311199.html,
收稿日期：2012-02-13修回日期：2012-03-19文章编号：1002-8331（2013）23-0257-04
CNKI 出版日期：2012-06-15https://www.doczj.com/doc/499311199.html,/kcms/detail/11.2127.TP.20120615.1726.037.html Computer Engineering and Applications 计算机工程与应用
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