● 摘要
本文针对非完整轮式移动机器人系统,讨论了多种情况下的可观测性，设计了相应的一系列非线性状态观测器。并且通过计算机仿真验证了所设计的观测器的有效性和可行性。主要工作概括如下：1. 验证了多种情况下的移动机器人系统的可观测性。2. 假设机器人运动方向与机器人到两个固定参考点的位置向量的夹角可以测量时，推导出以新状态变量表示的移动机器人运动方程，并基于此运动方程设计了一种非线性降维状态观测器。通过理论分析与仿真验证，得到了状态观测器分别为稳定、渐近稳定和指数稳定的条件。3. 基于移动机器人在车体动坐标系中的运动学模型，在保证可观测性的基础上，根据四种不同情况设计了相应的全维和降维状态观测器，并对观测器的收敛性进行了理论分析和仿真验证。4. 将所设计的状态观测器应用于移动机器人的路径跟踪控制，得到基于观测器的输出动态反馈路径跟踪控制律，并通过跟踪单位圆的仿真试验验证了观测器的有效性和可行性。