余萬釬; 郭磊; 宋原

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使用高斯過程回歸的四輪機器人終端滑?？刂?

首發時間：2023-05-12

余萬釬 ¹
余萬釬(1998-)，男，主要研究方向：智能機器人
郭磊 ¹
郭磊(1979-)，男，副教授、博士研究生導師，主要研究方向：智能機器人與強化學習。
宋原 ¹
宋原(1987-)，男，講師、碩士生導師，主要研究方向：機器人學和智能控制

1、北京郵電大學人工智能學院，北京 100876

摘要：滑?？刂?sliding mode control, SMC)是一種非線性控制，可以在控制過程中根據系統當前的誤差狀態，迫使系統向設計的滑模面運動并最終完成收斂。終端滑模(terminal sliding mode control, TSMC)是滑?？刂浦械囊环N，通過將滑模面設計為非線性函數使得系統誤差可以在指定時間內收斂，得到更好地控制效果?；？刂瓶梢杂行У貙Σ淮_定性進行處理，具有很強的魯棒性，因此被廣泛應用于機器人控制中。但是，滑?？刂破魍嬖谥墩竦默F象，需要在控制中進行改善以適用于實際系統。本文針對四輪移動機器人的路徑跟蹤任務，設計了終端滑?？刂破?。并通過高斯過程回歸對控制器中包含的不確定性進行處理，從而在減小抖振的同時提高跟蹤性能。通過理論分析證明了系統的穩定性。數值仿真的結果表明，與傳統的終端滑模相比，設計的使用高斯過程回歸的終端滑?？刂破髂軌颢@得更好的控制效果，同時保持控制量抖振較小，在可實際執行的范圍內。

關鍵詞：自動控制技術四輪機器人高斯過程回歸終端滑?？刂?

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Terminal Sliding mode control of four-wheel robot with Gaussian process regression

YU Wanqian ¹
余萬釬(1998-)，男，主要研究方向：智能機器人
GUO Lei ¹
郭磊(1979-)，男，副教授、博士研究生導師，主要研究方向：智能機器人與強化學習。
SONG Yuan ¹
宋原(1987-)，男，講師、碩士生導師，主要研究方向：機器人學和智能控制

1、School of Artificial Intelligence,Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876

Abstract：Sliding mode control (SMC) is a kind of nonlinear control, which can force the system to move to the designed sliding mode surface and finally complete convergence according to the current error state of the system in the control process. Terminal sliding mode control (TSMC) is one of sliding mode control. By designing the sliding mode surface as a nonlinear function, the system error can converge within a specified time, and better control effect can be obtained. Sliding mode control can deal with uncertainty effectively and has strong robustness, so it is widely used in robot control. However, the sliding mode controller often has chattering phenomenon, which needs to be improved in the control to apply to the actual system. In this paper, a terminal sliding mode controller is designed for the path tracking task of a four-wheel mobile robot. And the uncertainty contained in the controller is processed through Gaussian process regression, thereby reducing chattering and improving tracking performance. The stability of the system has been proven through theoretical analysis. Numerical simulation results show that compared with the traditional terminal sliding mode controller, the designed terminal sliding mode controller using Gaussian process regression can achieve better control effect, while keeping the control amount chattering small and within the range of practical implementation.

Keywords： Automatic control technology Four-wheel robot Gaussian process regression Terminal sliding mode control

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余萬釬，郭磊，宋原. 使用高斯過程回歸的四輪機器人終端滑?？刂芠EB/OL]. 北京：中國科技論文在線 [2023-05-12]. http://www.cielomedsolutions.com/releasepaper/content/202305-69.

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論文編號	202305-69
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