基于预测控制的全向移动机器人轨迹跟踪

针对全向移动机器人的轨迹跟踪控制问题,在分析与建立全向移动机器人运动学与动力学模型的基础上,研究了基于模型预测控制的移动机器人轨迹跟踪方法;通过对误差模型的线性化描述,并将目标函数以二次项部分与线性部分构成,在满足控制约束的条件下,将采样周期内最小化目标甬数的优化问题转换为二次规划问题的求解;当取预测时域N=5时,机器人在x和y方向的误差范围分别为±5.4%和±4.7%,并在轨迹曲线中曲率半径较小处出现较为明显的抖动,最后对误差产生原因进行了分析与总结,结果表明该方法对全向移动机器人的轨迹跟踪控制是有效可行的.     

轮子打滑状态下全向移动机器人轨迹跟踪控制

针对全向移动机器人轨迹跟踪控制中存在未知轮子打滑干扰问题,设计自抗扰反步控制器.首先,建立存在轮子打滑扰动的全向移动机器人的运动学模型;然后,融合自抗扰控制技术与反步控制技术,设计基于全向移动机器人运动学模型的轨迹跟踪控制器,该控制器分别从纵向控制、横向控制及姿态控制上对打滑干扰进行实时估计与补偿;最后,利用Lyapunov定理分析闭环系统的稳定性并通过仿真实验验证了所提出控制算法的有效性和鲁棒性.     

荷载不确定移动机器人视觉伺服系统鲁棒预测控制

考虑具有可见性约束和执行器约束的载荷不确定移动机器人视觉伺服系统,提出一种鲁棒视觉伺服预测控制策略.首先将该移动机器人视觉伺服系统建模为关于视觉伺服误差和驱动的不确定系统.其次,对约束的视觉伺服误差子系统,设计基于半正定规划的速度规划预测控制算法.该算法分为离线计算和在线调度两个部分,降低预测控制算法的在线计算量.而对...     

基于视觉图像的全向移动机器人轨迹跟踪控制研究

机器人轨迹节点跟踪比较难,导致机器人实际轨迹偏离期望轨迹,所以设计基于视觉图像的全向移动机器人轨迹跟踪控制方法;构建全向移动机器人的运动学数学模型,以此确定机器人移动轨迹数学模型;以移动轨迹数学模型为基础,按照视觉图像划分标准对全向移动机器人运动图像的分割,通过分离目标节点的方式提取运动学特征参量,完成机器人轨迹节点跟踪处理;结合节点跟踪处理结果,将运动学不等式与误差向量作为机器人轨迹跟踪控制的约束条件,利用滑模变结构搭建轨迹跟踪控制模型,实现全向移动机器人轨迹跟踪控制;对比实验结果表明,所设计的方法应用后,全向移动机器人角速度曲线、线速度曲线与期望运动轨迹曲线之间的贴合程度均超过90%,满足全向移动机器人轨迹跟踪控制要求。     

基于模糊PD控制的四轮驱动全向移动机器人速度补偿控制器研究

由于四轮驱动全向移动机器人的四个轮子之间存在机械差异与耦合关系,即使单个电机的控制参数达到最优,整个机器人的控制效果也未必最佳.针对这一问题,设计一种速度补偿控制器,基于模糊控制与PD控制理论,能够在各种误差e与误差变化量△e的情况下,对机器人四个轮子的速度进行有效补偿.通过在Madab-Simulink环境下的仿真实...     

控制受限的移动机器人鲁棒跟踪控制器设计

研究了非完整移动机器人动力学模型中带有参数不确定和控制受限的鲁棒轨迹跟踪控制器的设计问题.在建立移动机器人的全动态误差模型的基础上,应用滚动时域控制(RHC)和线性矩阵不等式(LMIs)方法,设计了鲁棒跟踪控制器,在满足非完整和控制约束的条件下,实现了机器人位置,导向角以及速度的同时渐近跟踪.系统稳定性的充分条件以LMI的形式给出.仿真结果验证了提出方法的可行性和有效性.     

机器人鲁棒模型跟踪控制

本文根据非线性系统模型参考控制理论,提出了一种连续的机器人控制方法．这种方法可以保证跟踪误差的有界性,消除不连续控制中的高频颤动现象,同时继承了不连续控制中的鲁棒特性．     

非完整移动机器人鲁棒运动规划

非完整移动机器人利用传感器可以解决不确定性模型和未知环境中的许多问题. 利用移动机器人上配备的传感器的信息组合提出了一种在线视点寻求算法, 结合移动机器人的运动方程和传感器的量测方程采用扩展Kalman估计来对移动机器人的位置进行修正, 以降低运动的不确定性, 从而得到一种鲁棒的规划算法, 仿真的结果证明了上述方法是行之有效的.     

基于鲁棒预测控制的高速列车节能运行研究

针对高速列车在运行过程中的传统控制策略优化精度差、难以达到理想的节能效果的问题,提出了基于安全、准点、节能等多目标要求的高速列车鲁棒预测控制策略.对列车的运行过程进行受力分析,运用聚类和最小二乘法建立了基于多模型的线性预测模型,考虑高速列车惰行运行及道路条件等情况,合理设计出列车的节能目标曲线.将相应的节能曲线作为输入...     

基于动态参考规划的鲁棒Tube模型预测跟踪控制

为实现扰动和约束作用下对系统的最优鲁棒跟踪, 提出一种动态参考规划(DRP)方法, 设计鲁棒Tube模型预测控制器(RTMPC)将系统状态驱动到以最优跟踪点为中心的扰动不变集内. 基于DRP的RTMPC控制方法, 以多步参考为决策变量, 确保在线优化递归可行性的同时, 增加在线优化的自由度; 另外, 通过设定目标函数惩罚标称状态轨迹和参考稳态之间、以及最后一步参考稳态和设定点之间的加权欧式距离, 可实现最优鲁棒跟踪.     

一种全方位移动机械手的体系结构设计与分析

首先介绍了我们设计和开发的一种全方位移动机械手系统的硬件体系结构,然后根据硬件平台、应用环境和任务,设计了全方位移动机械手系统的基于行为的混合式软件体系结构,并通过两个实例进一步分析说明所设计的体系结构的合理性和可行性,同时指出了下一步研究的方向.􀁱     

四轮全方位移动机器人的建模和最优控制

本文研究实时动态环境中四轮全方位移动机器人的运动控制和轨迹规划.通过对机器人运动学和动力学特性的分析,给出了四轮全方位移动机器人的控制模型,并根据方程特性对其进行了合理的简化,使得计算量有效减少.同时采用Bang-Bang控制规划出时间最优的机器人运动轨迹.通过轨迹规划和控制模型的结合达到了实时控制的效果.实验证明了模型的正确性和算法的有效性.     

能耗优化下的多移动机器人动态避撞机制

针对多移动机器人在停车避撞时能耗优化的问题,提出能耗优化下基于滚动时间窗和二叉树先序遍历的多移动机器人动态避撞(TW & BT)融合算法。基于改进A^*算法求得能耗约束下的最优初始路径。依据滚动时间窗和二叉树先序遍历协同机制,以初始路径中移动机器人碰撞为触发事件,将整个作业时间轴分解为多个时间窗;在每个时间窗,以停车避撞时产生能耗最小为目标,基于二叉树先序遍历的算法求解最优避撞决策。仿真实验结果表明,一方面TW & BT融合算法具有较高的鲁棒性;另一方面对比基于动态优先级的冲突消解策略(DPS)方法,在相近的计算时间内,TW & BT融合算法实现避撞时产生能耗降低达33.1％。     

一种改进的移动自组网路由协议性能分析方法

路由协议的性能分析对于路由协议的设计具有非常重要的作用,然而传统的路由协议性能分析往往集中在网络性能或路由的能量消耗。本文提出了一种加权路由性能分析指标,它考虑了结点在移动过程中的能量消耗,并基于NS2使用加权路由指标对DSR和DSDV协议进行了仿真分析。结果表明,按需路由协议在此方法中具有较优的性能。     

一种适用于多任务多资源移动边缘计算环境下的改进粒子群算力卸载算法

为了研究移动设备在多资源复杂环境下的能量消耗问题,提出一种针对移动边缘设备计算卸载的改进粒子群算法。首先基于多环境的移动设备能耗提出一种移动设备能量消耗的计算模型;其次针对计算资源分配问题设计一种可以用于衡量分配方案优劣的适应度算法;最后提出一种改进的粒子群算法,用于求解进一步降低移动边缘设备能耗分配方案的最优解。通过使用模拟仿真软件对多种卸载策略下移动设备能耗、系统响应时间等关键指标对比表明,本文算法在满足用户响应时间的前提下,在求解降低移动设备能耗调度分配方案最优解的过程中具有更优的表现。     

约束不确定系统的误差有界无偏跟踪

为使精密制造设备中定位机构实现在容许的误差带内对时变轨迹的精准无偏跟踪,针对约束不确定系统提出一种基于鲁棒控制不变(RCI)集的误差有界且无偏模型预测控制(EOMPC)方法.首先,为了消除由扰动引起的稳态误差,构建包含可测输出、估计状态和估计扰动的增广系统作为EOMPC的预测模型以提高预测精度;其次,基于增广系统和轨迹模型,使用可以在有限步内终止的迭代方法求解RCI集,并将其作为最优控制问题(OCP)中的状态约束以实现误差有界的跟踪;然后,为保障OCP的实时性,给出一种可在线执行的数值优化方案;最后,在磁悬浮定位系统上验证了所提出方法的有效性.     

外部扰动下空间机器人基于扰动观测器的鲁棒控制

针对参数不确定及存在外部扰动的情况下,载体位置不控、姿态受控的漂浮基空间机器人末端抓手轨迹跟踪控制问题,提出了一种基于扰动观测器的鲁棒控制方法.结合动量守恒定律,采用拉格朗日第二类方程建立了系统动力学方程.假设外部扰动是随时间变化的未知量,设计了扰动观测器估计由外部干扰和参数不确定构成的总扰动,并基于估计的总扰动引入扰...     

非平衡负载下轮式移动机器人的抗扰PID控制

在非平衡负载条件下,轮式移动机器人(WMR)的前进、转向速度耦合,影响着轨迹跟踪和避障等运动控制性能.为此,本文提出了一种基于抗扰PID(DR–PID)控制器的WMR速度调节主动抗扰(ADR)控制策略.首先,建立WMR的速度耦合模型,引入解耦矩阵减小静态耦合作用;然后,基于一类改进干扰观测器(DOB)控制方法,设计一种...