徐训 林巧梅

摘 要：移动机器人具有非线性、强耦合等特点，因此在轨迹跟踪控制中很难取得理想的控制效果。根据对移动机器人运动学方程的分析，提出一种基于微分器的滑模变结构控制轮式机器人的轨迹跟踪方法。结合双闭环系统，通过内环系统快速跟踪外环系统控制的稳定性，引入微分器对输入信号进行处理，能够有效消除系统的噪声干扰，从而使系统在滑模面获得更好的鲁棒性，具有较快的跟踪性能。仿真结果显示，该算法动态性能良好，即使在有噪声干扰的情况下也能够实现较好的轨迹跟踪效果，提高了轮式机器人的控

制效果。

关键词：微分器;滑模控制;移动机器人

中图分类号：TP242 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2021）34-00-03

Sliding Mode Variable Structure Control of Mobile Wheeled Robot Based on Differentiator

XU Xun LIN Qiaomei

（Department of Engineering， Huizhou Vocational College of Engineering， Huizhou  Guangdong 516023）

Absrtact： Mobile robot has the characteristics of nonlinear and strong coupling， so it is difficult to obtain ideal

control effect in trajectory tracking control. According to the analysis of the kinematic equation of mobile robot， a trajectory tracking method of sliding mode variable structure control wheeled robot based on differentiator is proposed. In this paper， the stability of the control system is achieved by fast tracking the outer loop system through the inner loop system. The differentiator is introduced to process the input signal， which can eliminate the noise interference of the system. The sliding surface obtains better robustness， and the system has fast tracking performance. The simulation results show that the dynamic performance of the algorithm is good， even if there is noise interference， it can achieve good trajectory tracking effect， and improve the control effect of wheeled robot.

Keywords： differentiator;sliding mode control;mobile robot

移动轮式机器人通常通过移动完成一些特定的任务[1]，在地雷勘测、餐饮配送小车、无人机驾驶等情境中都有其身影。移动机器人有多种分类，最常见的移动机器人主要依靠轮子进行移动[2]，这种机器人也被称为无人驾驶小车。以轮式机器人为例，该机器人共有4个轮子，分为2个驱动轮和2个从动轮。2个从动轮提供支撑力，不需要进行控制;两个驱动轮各由一个电机进行控制，当两个电机的转速不同时，两个驱动轮之间就会产生差动[3]，从而实现轮式机器人的转弯。因此，采用滑模变结构控制对轮式机器人移动轨迹进行跟踪，滑模变结构控制是一种常用于非线性系统的控制方法，具有较强的鲁棒性。LU X Y[4]等为具有4个麦克纳姆轮的全向移动机器人设计了一种自适应滑模控制器来跟踪轨迹。……