基于事件触发的非完整轮式移动机器人的轨迹跟踪控制

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随着网络控制的广泛应用,如何克服其具有有限信道带宽的缺点吸引了越来越多的学者去研究。一部分学者从降低对网络的使用频率入手,提出了事件触发控制。在事件触发控制中,只有当误差超过某一阈值时才进行触发,使得系统闭环,更新控制。而传统的周期控制具有一较小的固定采样周期,在系统本能保持稳定的时依然对系统进行采样、更新控制,这是对通讯资源的一种浪费。因此事件触发控制相比于周期控制更能减少对通讯资源的占用。经过几年的发展,新的事件触发机制不断被提出,所适用的系统也从线性系统到非线性系统。然而一方面没有针对时变非线性系统的研究,一方面目前的事件触发机制非常依赖于ISS的Lyapunov函数。本文针对非完整轮式移动机器人的轨迹跟踪控制系统这个时变非线性系统,在不利用ISS的Lyapunov函数的情况下建立了不同种类的事件触发机制。本文首先提出了一个轨迹跟踪控制律,并证明了它的指数稳定性。对于一个二次型的Lyapunov函数,该控制律下此Lyapunov函数是半负定的。因此在事件触发的情况下,该Lyapunov函数就不是关于误差的ISS的Lyapunov函数。但是本文仍基于此Lyapunov函数分别建立了静态事件触发机制、动态事件触发机制和基于Lyapunov函数的事件触发机制。保证了跟踪误差的一致最终有界以及系统不存在Zeno现象。最后还建立了一种自触发机制,可以进一步减少系统中的采样频率。所有的结论都给出了详细的证明,并且通过仿真验证了事件触发机制的有效性。结果表明,本文设计的事件触发机制可以在保证控制效果的同时大大减少对通讯资源的占用,节约了能源。
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