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爬壁机器人固定/有限时间滑模轨迹跟踪控制研究

赖欣 李嘉禾 彭天宇 张晨蕾 王森

赖欣, 李嘉禾, 彭天宇, 张晨蕾, 王森. 爬壁机器人固定/有限时间滑模轨迹跟踪控制研究[J]. 机械科学与技术, 2022, 41(7): 1085-1094. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200435
引用本文: 赖欣, 李嘉禾, 彭天宇, 张晨蕾, 王森. 爬壁机器人固定/有限时间滑模轨迹跟踪控制研究[J]. 机械科学与技术, 2022, 41(7): 1085-1094. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200435
LAI Xin, LI Jiahe, PENG Tianyu, ZHANG Chenlei, WANG Sen. Exploring Fixed/Finite Time Sliding Mode Trajectory Tracking Control of Wall Climbing Robott[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2022, 41(7): 1085-1094. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200435
Citation: LAI Xin, LI Jiahe, PENG Tianyu, ZHANG Chenlei, WANG Sen. Exploring Fixed/Finite Time Sliding Mode Trajectory Tracking Control of Wall Climbing Robott[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2022, 41(7): 1085-1094. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200435

爬壁机器人固定/有限时间滑模轨迹跟踪控制研究

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200435
基金项目: 

四川省科技厅应用基础研究面上项目 2019YJ0311

国家安监局2018安全生产重大事故防治关键技术项目 sichuan-0006-2018AQ

油气藏地质及开发工程国家重点实验室项目 PLN2020-10

国家级大学生创新创业训练项目 S202010615024

西南石油大学“大学生开放性实验重点项目” KSZ119330

详细信息
    作者简介:

    赖欣(1981-), 副教授, 研究方向为机器人导航与控制, sweatstar@126.com

  • 中图分类号: TG156

Exploring Fixed/Finite Time Sliding Mode Trajectory Tracking Control of Wall Climbing Robott

  • 摘要: 针对轮式爬壁机器人轨迹跟踪精度问题,本文提出一种利用固定/有限滑模变结构算法构建的双闭环轨迹跟踪控制系统。双闭环分别采用外环位置控制器输出期望线速度和内环姿态控制器输出期望角速度,根据爬壁机器人运动学方程和运动学误差方程分别设计了固定时间滑模和有限时间滑模控制来实现爬壁机器人跟踪轨迹,完成了直线、正弦、圆轨迹跟踪仿真测试。仿真结果表明固定/有限滑模在跟踪精度、收敛速度和收敛时间上优于普通滑模控制,提高了爬壁机器人的跟踪性能。
  • 图  1  爬壁机器人运动学模型

    图  2  双闭环路径跟踪控制流程图

    图  3  跟踪直线轨迹

    图  4  跟踪直线误差图

    图  5  跟踪直线线速度

    图  6  跟踪直线角速度

    图  7  跟踪正弦轨迹

    图  8  跟踪正弦误差

    图  9  跟踪正弦线速度

    图  10  跟踪正弦角速度

    图  11  跟踪圆轨迹图

    图  12  跟踪圆误差

    图  13  跟踪圆线速度

    图  14  跟踪圆角速度

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  • 收稿日期:  2020-09-01
  • 刊出日期:  2022-07-25

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