轮式移动机器人编队控制：反馈线性化与滑模控制结合

"基于滑模变结构的轮式移动机器人Leader-Follower编队控制 (2014年) - 文章编号：1006-4710(2014)04-0397-07 - 关键词：轮式机器人；编队控制；反馈线性化；滑模控制 - 中图分类号：TP242.6 文献标志码：A" 本文主要探讨了轮式移动机器人在基于Leader-Follower编队控制算法的应用。针对反馈线性化控制方法虽然易于实现但抗干扰能力弱的问题，以及滑模变结构控制虽然抗扰性强但设计复杂的特点，作者提出了将两者结合的新型编队控制策略。这种结合方式旨在简化滑模函数的设计过程，同时确保系统控制性能。 反馈线性化控制是一种常用的控制方法，它通过坐标变换将非线性系统转化为线性系统，从而简化控制设计。然而，在实际应用中，由于环境干扰和系统本身的不确定性，这种方法的鲁棒性不强。 滑模变结构控制是另一种控制技术，它的核心在于设计一个能够使系统状态快速滑动到期望值的滑模面。由于其内在的跳跃特性，滑模控制对于外界干扰有良好的抵抗能力。但在处理像机器人编队这样的非线性系统时，滑模控制器的设计变得相当复杂。 为了克服上述问题，论文提出将反馈线性化与滑模变结构控制相结合。这种混合控制策略既能利用反馈线性化的简便性，又能利用滑模控制的抗干扰优势。在仿真测试中，该方法显示出了优秀的干扰抑制能力和系统鲁棒性。 进一步，将该控制算法应用于智能车平台进行硬件仿真，结果表明该算法相比传统的滑模控制更稳定，能够在编队控制任务中满足控制要求。特别是在传感器数量有限、控制频率较低的硬件条件下，该算法依然能简单实现并保持良好性能。 这篇2014年的研究为轮式移动机器人的编队控制提供了新的思路，即结合反馈线性化和滑模变结构控制，以提升控制效果和系统的鲁棒性，尤其在资源有限的环境下表现出优越性。这一研究成果对后续的机器人编队控制理论与实践具有重要的参考价值。