一种球形机器人的自适应鲁棒轨迹跟踪控制

于涛 杨昆 赵伟

摘要：针对一种不确定球形移动机器人的轨迹跟踪问题，提出一种基于不确定性上界估计的自适應滑模控制策略。所提出的控制策略无需预知系统不确定性上界值，能够利用自适应机制对不确定性上界进行在线估计。与已有控制方法相比，所提出的控制策略对于系统不确定性具有较好的适应性。分析球形机器人的非完整运动学约束，基于带约束的拉格朗日方程建立系统的动力学模型，并利用零空间法和输入变换对动力学方程进行简化处理。基于所得系统运动模型，采用李亚普诺夫稳定性理论选取滑模控制律和参数自适应率。应用Barbalat引理证明系统滑动面的渐近稳定性，仿真和实验结果表明所提出的控制策略具有良好的鲁棒性和控制性能。

关键词：球形机器人；轨迹跟踪；自适应滑模控制；非完整约束