实际输入有界的视觉非完整系统有限时间镇定

Visual sensors can be used to mimic human eyes and implement noncontact measurement. They are important sensors for stabilization of the nonholonomic control systems, such as nonholonomic robots in the environment not easily accurately modelled. The objective of this project is to investigate the finite-time stabilization of visual nonholonomic systems with uncalibrated parameters based on bounded inputs. Firstly, variable structure and distributed control ideas are exploited to partition the working space into several different domains and the different linear control laws are proposed in the different domains. The finite-time stabilization of part of states is met in a domain and that of other states is met in another domain. Then the switching laws between different domains are designed to guarantee that the finite-time stabilization of the whole systems is realized in limit switch times. For different systems, the difficulties of designs are in: (1) the division principle of the working space; (2)simultaneous consideration of finite-time and boundeness; (3)how to control the change of uncontrolled states in a domain due to uncertain parameters and how to deal with the accumulated errors after switching back and forth.

视觉传感器可以模拟人的眼睛进行非接触测量，这对于非完整系统，比如非完整机器人来说，在不易精确建模的环境中完成稳定化控制任务是非常有用的。但视觉参数的不准确定性、控制系统的实时性以及实际控制输入的有界性等是需要特别考虑的因素。本项目的目的就是针对带有视觉传感器的非完整控制系统，研究视觉参数不校调情形下实际输入有界的有限时间鲁棒镇定问题。项目首先利用变结构和分布式控制的思想，在工作空间内划分几个区域，在不同的区域采用不同的线性控制律。在每一个区域内使得部分状态有限时间内满足镇定要求，而在另一区域使得另一部分状态有限时间内满足镇定要求。再设计不同区域的切换率以保证有限次的切换后最终达到系统所有状态的镇定要求。设计的困难在于不同的系统:(1)划分工作空间的原则;(2)同时考虑输入有界和有限时间镇定;(3)如何控制好因参数不确定性而引起某一区域不受控状态误差的增量以及来回切换是否会引起误差叠加。

视觉传感器可以模拟人的眼睛进行非接触测量，这对于非完整系统，比如非完整机器人来说，在不易精确建模的环境中完成稳定化控制任务是非常有用的。但视觉参数的不准确定性、控制系统的实时性以及实际控制输入的有界性等是需要特别考虑的因素。项目针对带有视觉传感器的非完整控制系统，研究了视觉参数不校调情形下实际输入有界的有限时间鲁棒镇定问题。项目的主要研究内容是：针对四类视觉非完整移动机器人，即（2，0）型、（2，1）型、（1，2）型、（1，1）型，在不校准视觉参数下研究运动学系统实际输入（速度输入）有界下有限时间镇定控制器的设计方法。在前期设计视觉(2,0)型非完整机器人实际输入有界有限时间镇定控制器工作基础上，根据其它三类机器人模型的特点,寻找状态和输入变换使得输入有界不变,然后寻找标准型并针对其设计控制器。在三个视觉内外参数不确定下，研究上述四类视觉动力学系统实际输入有界下有限时间镇定问题。. 推导出了带一个拖车非完整移动机器人系统的不确定非完整运动学模型以及链式系统模型以及动力学系统， 这类系统的一个显著特点是不满足上三角条件，给传统的后推算法设计（Backstepping）带来了困难，我们采取分布设计切换的形式给出了镇定控制律设计方案，并实验仿真验证了，并讨论了其它视觉参数未知情形下的可能方案。