一種移動平臺點鎮定控制方法研究

韓廣東

[摘要]針對非完整移動平臺運動學模型，設計了一種基于貝塞爾幾何規劃方法的點鎮定控制器。根據最優化理論，利用Powell算法對運動軌跡的曲率進行了優化。最后仿真實驗證明了所設計的點鎮定控制律的能使移動平臺鎮定到期望位姿，所采用的優化方法是快速有效的。

[關鍵詞]移動平臺；貝塞爾曲線；Powell算法

1、引言

移動平臺可以代替人工作在各種危險場合，如化工廠的易燃易爆區危險作業等。為了使移動平臺自主完成避障、泊位等任務，其控制過程通常被分成兩個步驟：先基于特定規則進行路徑尋優規劃，然后設計運動控制器跟蹤所規劃的路徑。在實際應用中，將這兩個問題分開解決，通常會出現效率不高、跟蹤失敗等問題[1]，這主要是因為在運動規劃時沒有考慮移動平臺所受的外界約束，導致機器人在某些時刻無法達到給定的輸入，從而無法實現有效的軌跡跟蹤[2]。

2、基于三階貝塞爾曲線的控制律設計

針對上述問題，本文提出基于三階貝塞爾曲線的點鎮定控制方法，該方法不僅滿足了移動機器人的非完整約束，而且能夠同時實現路徑規劃和運動控制，而不用把兩者分開設計；同時此方法便于系統的控制設計，能夠減小系統的運算量，提高系統的控制性能， 并在保證精度的基礎上使用Powell方法對運動軌跡的曲率進行了優化。

本文將設計基于移動平臺運動學模型的點鎮定控制器，其控制原理示意圖如圖1所示，使得：