农业机械学报

作者：冀杰，贺庆，赵立军，李平，刘洋，王小康

单位：西南大学,西南大学,西南大学；重庆文理学院,重庆市农业科学院,西南大学,西南大学,

关键词：除草机器人;轨迹跟踪;动力学模型;自适应估计;快速积分终端滑模

基金：重庆市科学技术局农业农村领域重点研发项目(cstc2021jscx-gksbX0003)、重庆市教育委员会科学技术研究项目（KJZD-M202201302）、重庆市博士后研究项目（2021XM3070）和重庆市科研机构绩效激励引导专项(cstc2022jxjl80008)

智能除草机器人在草坪作业时，易受到外界扰动以及系统不确定性的影响，从而导致轨迹跟踪收敛时间长以及跟踪效果差等问题。因此，设计一种面向轨迹跟踪的自适应快速积分终端滑模控制算法。首先，考虑驱动轮动力学特性以及未建模误差、外界干扰、动静摩擦等不确定性因素，建立除草机器人的动力学模型。然后基于所建立的动力学模型，设计自适应快速积分终端滑模控制器。所提出的控制器结合了快速终端滑模、积分滑模和自适应估计技术的优点，能够实现期望的跟踪性能并抑制控制信号抖动。同时，在不需要明确系统不确定性和外界干扰上界的情况下，可以通过所设计自适应估计项进行实时补偿，提高系统的鲁棒性。最后，通过仿真和试验验证了该方法的有效性。试验结果表明，所设计的控制器能够使跟踪误差在有限时间内快速收敛，并且横向误差绝对值不超过0.0979m，纵向误差绝对值不超过0.1026m，航向角误差绝对值不超过0.0578rad，保证除草机器人准确跟踪作业路径，同时具有较强的鲁棒性。

来源：2023年第6期

《农业机械学报》期刊编辑部

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