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饱和约束的非完整轮式移动机器人轨迹跟踪控制研究的开题报告
一、选题背景和研究意义
随着机器人技术与控制技术的不断发展，非完整轮式移动机器人的应用领域越来越广泛，例如清洁机器人、行李运输车等。然而，非完整轮式移动机器人在移动时的机械约束限制较大，且其运动控制存在困难，因此对其进行轨迹跟踪控制研究是十分必要的。
本研究选题基于饱和约束的非完整轮式移动机器人轨迹跟踪控制。研究非完整轮式移动机器人的控制方法及其在实际应用中的表现可以促进机器人技术的推广与应用，有重要的理论与实践意义。
二、研究内容
1.先对非完整轮式移动机器人的约束进行分析，明确其运动学特性。
2.建立非完整轮式移动机器人的数学模型，并对其进行控制分析。
3.对非完整轮式移动机器人的路径及其控制问题作出分析，提出饱和约束控制方法。
4.设计基于饱和约束的非完整轮式移动机器人的轨迹跟踪控制器。
5.在Matlab/Simulink中进行仿真验证，比较两种控制方法的效果。
三、预期成果
通过本研究，预期达到以下成果：
1.建立饱和约束下的非完整轮式移动机器人路径跟踪控制模型；
2.开发出在饱和约束下的非完整轮式移动机器人路径跟踪控制器；
3.通过Matlab/Simulink仿真验证该控制器具有较好的效果；
4.为非完整轮式移动机器人运动控制提供一种有效的解决方法。
四、研究方法
本论文研究非完整轮式移动机器人轨迹跟踪控制的饱和约束问题，将会采用如下方法：
1.文献调查法：收集、阅读和分析国内外相关学术文献，对饱和约束控制问题进行全面了解。
2.理论分析法：根据非完整轮式移动机器人的运动学特点，建立其动力学模型，分析非完整约束下机器人的运动规律，得到其运动控制方程。
3.数值仿真法：利用Matlab和Simulink等数学软件进行模拟计算，验证理论分析的正确性。
五、进度安排
1.第一周：查阅和收集相关文献，逐步了解非完整轮式移动机器人的运动学特性及其轨迹跟踪控制方法。
2.第二周：建立非完整轮式移动机器人的非线性动力学模型，分析其运动控制特性。
3.第三周：提出基于饱和约束的非完整轮式移动机器人轨迹跟踪控制方法。
4.第四周：设计基于饱和约束控制的非完整轮式移动机器人控制器。
5.第五周：在Matlab/Simulink中进行仿真验证，分析两种控制方法的效果。
6.第六周：撰写研究报告，完善并修改论文内容。
六、参考文献
[1]王海棠,蔡贵美,王玉珩,等.非完整轮式移动机器人运动学及控制研究[J].机械设计与制造,2014(7):8-9.
[2]LiM,ZhangS,LiuH.PathFollowingControlofMobileRobotswithNonholonomicConstraintsBasedonQuasi-Sliding-ModeControlStrategy[J].MathematicalProblemsinEngineering,2015(6):1-14.
[3]LapierreL,SekhavatS-A,SaadM,etal.Feedbacklinearizationcontrolofwheeledrobots:trajectorytrackingandasymptoticstability[J].RoboticsandAutonomousSystems,2013,61(2):167-174.