基于反馈线性化的软壳体球形机器人纵向运动控制

摘要

针对球形机器人运动强烈的非线性,考虑自主研制的软壳体球形机器人弹性变形特性和与地面接触状态的不同,为了对球形机器人的纵向运动位置和姿态进行镇定控制,研究设计一种基于反馈线性化方法的控制器。基于动力学普遍原理建立球形机器人纵向纯滚动的动力学模型,通过对模型分析得到了该机器人运动性能优于硬质球壳机器人的结论。通过对系统的能量分析,提出一种适用于多输入多输出系统的反馈线性化控制方法,保证机器人纵向滚过角度跟踪期望值的同时收敛到稳定姿态。通过Matlab-Simulink仿真验证了该控制器的有效性。