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刘惠民1,2,章政1*,梁若雨2,颜如钰2
LIU Huimin1,2, ZHANGZheng1*, LIANG Ruoyu2, YAN Ruyu 2
摘要: 双轮腿机器人通过足式和轮式两种模态之间切换以适应不同的地形和环境,频繁的运动方式切换使得关节摩擦力对系统产生不可避免的非线性和不确定性影响。为了解决建模过程中忽略或简化关节摩擦力所产生模型误差的问题,提出一种基于子空间辨识的双轮腿机器人非线性积分滑模控制策略。根据库伦-黏性摩擦理论分析关节摩擦力对机器人运动性能的影响;基于子空间辨识算法建立考虑关节摩擦力的双轮腿机器人状态空间模型,并针对关节摩擦力产生有色噪声的干扰问题,采用稀疏投影方法消除噪声项对子空间辨识算法的有偏性;设计改进积分滑模控制律实现双轮腿机器人的姿态控制,并采用Lyapunov理论证明控制系统的稳定性。仿真实验结果表明,与忽略关节摩擦力的双轮腿机器人控制系统相比,模型误差分别降低28.94%、41.97%、35.43、40.61%;俯仰角和偏航角的超调量分别减少24.26%和21.1%,系统具有良好的稳定性、抗扰性和鲁棒性。
中图分类号: