基于ADRC的井下机器人运动控制技术
移动机器系统是复杂的动力学系统，具有高度非线性和强耦合的特点。由于测量和建模不精确，加上负载的变化和外界干扰，很难获得精确的系统模型，因此，精确模型的反馈控制率在对移动机器人的实际应用中存在局限性，常用的控制方法主要有自适应控制、滑模控制、鲁棒控制、预测控制、最优控制、智能控制等。
履带式移动机器人是一种具有典型的非完整约束的移动机器人平台，相比于轮式移动机器人平台来说，受到更多不确定因素的影响。其行走机构的机械误差、自身质量和转动惯量、路面材质和姿态情况、履带与路面打滑情况等诸多因素都会对机器人的动力学特性产生影响。这些都为移动机器人的控制带来了困难。
这种驱动方式决定了在建立机器人的运动学和动力学模型时，必须对履带与地面的相对滑动建模。在机器人定位时要结合车轮转速与其它传感器所测量得到的如角速度、加速度等信息，通过多传感器数据融合方法来进行组合定位。在进行运动控制时，要分析车轮打滑造成的对机器人动力学模型的影响。轮式滑动转向移动机器人可以通过特技运动控制实现高速精确转向。轮式滑动转向移动机器的四轮驱动模式可以使得通过运动控制实现特技动作，完成一些利用常规技术很难实现的运动轨迹。
DEEC履带式井下搜救机器人工作的环境位于煤矿井下，工作环境十分恶劣，具有高度的复杂性和不确定性，机器人行走的路面材质、井下的道路状况都有高度的复杂多变性。
2自抗扰控制技术
自抗扰控制器的发展始于一篇讨论如何统一处理线性系统的结构和反馈系统计算问题的论文中的一个重要结论：一个系统的积分器串联型结构不仅是线性系统在线性反馈变换下的标准结构，也是一类非线性系统在非线性反馈变换下的标准结构。
七十年代以来，中科院系统所的韩京清研究员经过对线性系统理论的深入研究，发现一个系统的积分串联型结构不仅是线性系统在线性反馈变换下的标准结构，也是一类非线性系统在非线性反馈变换下的标准结构。同样，对一类自由非线性系统，也可以设计其观测器，使其在非线性观测变换下的标准形为积分串联型。
八十年代后期，韩京清研究员进一步探讨了线性系统与非线性系统的关系。他指出人们头脑中的线性和非线性的概念大都来自于没有控制输入的经典力学系统。在经典力学系统中，人们关心的是描述和解释轨线分布的拓扑结构，对没有输入、输出的封闭系统来说，线性系统和非线性系统具有完全不同的拓扑结构，两者不能任意转化。然而控制系统具有经典力学系统所没有的新结构—控制输入和反馈，是一个开放系统。控制系统中的反馈作用能够破坏原系统中的大部分拓扑结构，又能建立起全新的拓扑结构。在状态反馈作用之下，控制系统中不变的性质几乎只剩下几个积分器和联结它们的信息通道，此外的其他性质几乎可以随意设置。因此，控制系统中的反馈作用打破了经典动力系统意义下的线性和非线性的界限，反馈能够把线性转化为非线性，也可以把许多非线性转化为线性。从反馈控制的角度看，不应该再按经典意义把控制系统分成线性和非线性系统，对能控的线性系统可以用状态反馈设置一些非线性特性。以此为基础，韩京清研究员提出了控制理论中更为基本的问题，即控制理论的发展到底是走模型论还是控制论的道路。他指出现代控制理论时期是控制理论发展史中的“模型论”时期，无论是线性系统还是非线性系统，无论是状态空间法还是频域法，系统的数学模型已成为分析与设计的出发点或建模与辨识的归宿。然而依靠模型建立控制律的方法，在控制工程中遇到了很大的挑战，鲁棒性是首当其冲的大问题。而经典调节理论中的基本思想是不完全依靠系统的数学模型，而是靠期望轨迹与实际轨迹的误差的大小和方向来实施，是一种基于过程误差来抑制或消除误差的方法来实现对系统的控制。他还指出寻求和利用某些具有典型特性的非线性环节是值得重视的问题，这正是自抗扰控制器产生的思想来源。
九十年代初期，韩京清研究员致力于一些特殊的非线性功能单元的开发，成功研究开发出非线性跟踪微分器。他认为不管对象是否线性，控制系统的设计思想应该从极点配置等线性配置观念转移到非线性配置上，因为适当的非线性配置能显著改善系统的品质。据此，对模型已知的对象，用反馈效应的观点，给出了建立非线性状态观测器的方法，并用这种状态观测器和非线性配置方法实现了非线性系统的状态反馈控制。数值仿真表明，这种非线性状态观测器跟踪能力很强，控制系统的非线性配置明显改善闭环品质。这种思想亦可推广到对象模型未知或者结构已知、参数未知的系统。
通过对传统PID调节器结构及原理的分析，韩京清研究员发现其存在的一些问题。据此，韩京清研究员提出利用跟踪微分器安排过渡过程，采用适当的非线性组合以及反馈律等相应的改进措施，提出新型的非线性PID控制算法，并验证了这种新型算法有很好的鲁棒性和适应性。90年代中期，对观测器形式的跟踪微分器进行改造而获得了一类不确定对象的扩张状态观测器(ExtendedStateObserver,ESO)。ESO不仅能得到不确定对象的状态，还能获得对象模型中的内扰和外扰的时实作用量，如果将这个时实作用量补偿到控制器中，那么非线性PID中的积分作用就可以取消，再进一步将控制器用于高阶对象的控制时，一种新的控制律—线性状态误差反馈律(NonlinearStateErrorFeedback,NLSEF)产生了。通过对现代控制理论和PID优缺点的分析，将现代控制理论对控制系统的认识和现代的信号处理技术相结合，汲取经典PID的思想精华，就形成了一种新型实用控制器—自抗扰控制器(AutoDisturbanceRejectionController,ADRC)。
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