不确定非完整链式系统的鲁棒镇定

不确定非完整链式系统的镇定问题在过去十年中得到了许多有趣的结果, 涌现出了几类模型和相应的控制方法. 目前已经可以对这方面的发展做出总结. 本文给出了非完整链式系统的模型、镇定控制方法和一些结论, 特别是基于视觉传感器得到了一些新的有趣的不确定链式模型. 同时, 利用新的二步法、视觉反馈、状态缩放变换和切换等技术设计了新的不确定链式模型的鲁棒镇定控制器. 希望这项工作可以做到抛砖引玉, 也可以为这个领域的专家做一个较好的参考.     

具有未校准视觉参数的移动机器人的跟踪控制

基于未校准视觉反馈的非完整运动学系统具有参数不确定性,较一般的运动学系统更加复杂.根据视觉反馈和非完整移动机器人的链式标准形式,研究了具有未标定摄像机视觉参数的移动机器人的轨迹跟踪控制问题.利用固定在天花板上的摄像机系统提出运动学跟踪误差模型,并对该误差系统模型提出了一种动态反馈跟踪控制器;对具有不确定机械参数的动力学模型,提出一种自适应力矩控制器,该控制器保证了实际机器人状态渐近跟踪给定的参考轨迹,并通过Lyapunov方法严格证明了整个闭环系统的稳定性.仿真结果证实了所提出的控制器的有效性.     

随机非完整链式系统的自适应状态反馈镇定

基于反步技术,对带有不确定非线性项和不确定非线性系数的随机非完整链式系统,设计了自适应状态反馈镇定器.给出了能够保证系统依概率几乎渐近稳定到平衡点的切换控制.最后用仿真验证了控制器的有效性.     

基于视觉反馈的非完整机器人不确定链式系统的指数稳定

研究带有未知参数的非完整移动机器人的镇定问题. 基于已有不确定非完整链式模型, 运用辅助变量法和控制输入法分别设计控制器, 使系统状态指数收敛. 所提出的两种控制器不仅克服了对系统初始状态的限制, 而且具有高度的统一性. 仿真结果验证了两种控制方法的有效性.

     

具有未知视觉参数的非完整移动机器人的自适应动态反馈跟踪控制

基于视觉反馈和标准链式形式,研究了一类不确定非完整移动机器人的轨迹跟踪控制问题.首先,利用针孔摄像机模型,提出了一种新的基于视觉伺服的移动机器人运动学跟踪误差模型.基于这个模型,在具有不确定视觉参数的情形下,利用back-stepping技术,设计出了一种新的自适应动态反馈跟踪控制器,实现了全局渐近的轨迹跟踪,并通过李亚普诺夫方法严格证明了闭环系统的稳定性和估计参数的有界性.仿真结果证明了所提出的控制器的有效性.     

具有未知参数的机器人-摄像机系统的自适应动态反馈跟踪控制

研究了不确定非完整移动机器人系统的跟踪问题.首先,基于视觉反馈和状态输入变换,展示了一种非完整移动机器人运动学系统的不确定链式模型.基于反步法思想和跟踪误差系统结构,给出了两个重要的新变换.然后运用李雅普诺夫直接方法和扩展巴巴拉引理设计了自适应控制律和动态反馈鲁棒控制器,以实现理想轨迹的跟踪控制.严格证明了闭环误差系统的渐近收敛性.最后,仿真结果证实了提出的控制策略有效.     

一类二阶非完整系统的镇定

研究一类二阶非完整系统的镇定问题. 通过状态和输入反馈变换将系统模型转换为二阶链式标准型, 并对标准型给出一种时变光滑指数镇定控制律. 所得结果应用于欠驱动平面刚体的镇定.     

非完整控制系统的迭代指数镇定设计*

本文提出了利用新的标准型迭代设计非完整幂式和链式系统指数镇定律的新方法,与已有的基于不变流型理论迭代设计幂式系统指数镇定律的方法相比,本文提出的方法无论在稳定性证明和控制器参数选择反面都更加简单.     

基于视觉伺服反馈的不确定非完整动态移动机器人的自适应镇定

研究了带有固定在天花板上的摄像机系统的非完整动态移动机器人的镇定问题. 首先, 利用针孔摄像机模型引入了基于摄像机目标的视觉伺服运动学模型,并针对该运动学模型给出了一个运动学镇定控制器. 然后,在摄像机参数不确定的情形下设计了一个自适应滑模控制器实现了不确定动态移动机器人的镇定. 提出的控制器不仅对结构不确定性如质量变化, 而且对无结构不确定性如外部扰动都具有鲁棒性. 通过Lyapunov方法严格证明了提出的控制系统的稳定性和估计参数的有界性. 仿真结果证实了控制律的有效性.     

实际输入饱和的一类非完整运动学系统的镇定

对一类非完整移动机器人提出了实际输入饱和下镇定控制器的设计方案.这种设计不是基于链式系统而是基于原始系统的.控制器的设计使用了滑模控制和多步控制策略,并用Lyapunov的思想证明了闭环系统的收敛性.最后,用设计的控制器对一类机器人进行了仿真,验证了方法的有效性.     

Robust exponential stabilization of nonholonomic wheeled mobile robots with unknown visual parameters

The visual servoing stabilization of nonholonomic mobile robot with unknown camera parameters is investigated.A new kind of uncertain chained model of nonholonomic kinemetic system is obtained based on the visual feedback and the standard chained form of type (1,2) mobile robot.Then,a novel time-varying feedback controller is proposed for exponentially stabilizing the position and orientation of the robot using visual feedback and switching strategy when the camera parameters are not known.The exponential stability of the closed-loop system is rigorously proven.Simulation results demonstrate the effectiveness of the method proposed in this paper.     

Dynamic feedback robust stabilization of nonholonomic mobile robots based on visual servoing

This paper investigates the visual servoing robust stabilization of nonholonomic mobile robots. The calibration of visual parameters is not only complicated, but also needs great consumption of calculated time so that the accurate calibration is impossible in some situations for high requirement of real timing. Hence, it is interesting and important to consider the design of stabilizing controllers for nonholonomic kinematic systems with uncalibrated visual parameters. A novel uncertain model of these nonholonomic kinematic systems is proposed. Based on this model, a stabilizing controller is discussed by using dynamic feedback and two-step techniques. The proposed robust controller makes the mobile robot image pose and the orientation converge to the desired configuration despite the lack of depth information and the lack of precise visual parameters. The stability of the closed loop system is rigorously proved. The simulation is given to show the effectiveness of the presented controllers.     

不确定非完整移动机器人的轨迹跟踪控制

具有未校准视觉参数的非完整移动机器人的运动学系统具有参数不确定性,较一般的运动学系统更加复杂.基于视觉反馈、Barbalat's定理和Lyapunov直接方法,研究了具有未标定摄像机参数的非完整移动机器人的轨迹跟踪问题.首先,利用固定在天花板上的针孔摄像机透视投影模型,提出了一种新的基于视觉伺服的移动机器人运动学跟踪误差模型;基于这个模型,提出了一种新的与未知视觉参数无关的动态反馈跟踪控制器.该控制器不仅保证系统的状态渐近跟踪给定参考轨迹,而且控制器是全局的,通过Lyapunov方法严格证明了闭环系统的稳定性.在惯性系和图像坐标系下讨论跟踪问题,使问题变的简单且设计的控制器更加有用.最后,仿真结果证实了所提出的控制器的有效性.     

基于输出反馈的非完整链式系统跟踪控制研究

针对非完整链式系统设计了基于输出反馈的全局跟踪控制律. 首先, 利用时变坐标变换和非自治系统的级联控制方法构造了状态观测器;然后对于时变坐标变换以后的误差系统继续利用非自治系统的级联控制方法设计了输出跟踪控制律. 区别于已有文献对于非完整链式系统跟踪控制问题的研究, 设计得到的输出跟踪控制律放松了参考轨迹所必需满足的不趋于零条件或持续激励条件. 结论表明在非完整链式系统跟踪控制问题 的研究中, 参考轨迹所必须满足的不趋于零的条件或者持续激励条件是不必要的. 最后的仿真结果验证了所给控制方法的有效性.     

含未标定摄像机参数的非完整移动机器人的自适应动力学跟踪控制

结合一类非完整移动机器人的运动学模型和链式转换,在质心与几何中心重合的情况下,研究含有未知参量的非完整移动机器人的跟踪控制问题.首先,利用针孔摄像机模型提出一种基于视觉伺服的运动学跟踪误差模型;然后在此模型下,将动态反馈、Back-stepping技巧与自适应控制相结合,设计一个区别于以往处理方法、含有两个动态反馈的自适应跟踪控制器,从而实现动力学系统的全局渐近轨迹跟踪,并通过李亚普诺夫方法严格证明闭环系统的稳定性和估计参数的有界性;最后,利用Matlab仿真验证所提出的控制器的有效性.     

Stabilization of uncertain chained nonholonomic systems using adaptive output feedback

In this paper, adaptive output feedback control is presented to solve the stabilization problem of nonholonomic systems in chained form with strong nonlinear drifts and uncertain parameters using output signals only. The objective is to design adaptive nonlinear output feedback laws which can steer the closed‐loop systems to globally converge to the origin, while the estimated parameters remain bounded. The proposed systematic strategy combines input‐state scaling with backstepping technique. Motivated from a special case, adaptive output feedback controllers are proposed for a class of uncertain chained systems. The simulation results demonstrate the effectiveness of the proposed controllers. Copyright © 2009 John Wiley and Sons Asia Pte Ltd and Chinese Automatic Control Society