智能车辆路径跟踪的模糊预瞄控制方法研究

论文首先介绍了智能车辆的基本硬件组成,然后结合智能车辆路径跟过程中转向控制方面的特点,提出了一种将模糊与预瞄控制理论相结合的控制策略,介绍了模糊预瞄控制器的原理、结构及其设计过程.试验表明,论文提出的控制策略可以较好地跟踪既定轨迹,并且在道路弯曲度较大时能够实时调节预瞄点个数,从而提高车辆对弯道路径跟踪的预测性、智能性和鲁棒性.     

无人驾驶车路径跟踪控制研究

研究被控对象无人驾驶车,基于预瞄控制思想,设计一种无人驾驶车路径跟踪控制器,将控制器分为预瞄控制和补偿控制两部分,预瞄控制模拟驾驶员在驾驶车辆过程中对前方的道路环境信息进行预瞄,根据道路曲率程度决定方向盘转向,补偿控制是对车辆遇到干扰偏离原车道的纠正。仿真实验结果表明,该控制器能够保证无人驾驶车准确跟踪各种参考路径,且具有较好的鲁棒性。     

基于模糊逻辑控制技术的移动机器人路径跟踪中的偏差纠正

本文在分析移动机器人在路径跟踪中所产生的３种误差之间关系的基础上，提出了基于两个模糊子控制器的移动机器人路径跟踪纠偏的新方法．该方法简化了移动机器人的纠偏控制过程，改善了控制算法的实时性，提高了移动机器人的路径跟踪精度．     

速度测量不确定性影响下的无人车路径跟踪预瞄控制EI北大核心CSCD

预瞄距离是无人车路径跟踪预瞄控制系统设计中的一个关键参数,其选取往往依赖于车辆行驶速度.然而,车速的测量不可避免存在偏差,这必将影响系统的预瞄控制性能.本文针对这一问题,在充分考虑车速测量不确定性对预瞄距离选取影响的基础上,提出一种基于线性参数变化(LPV)系统的鲁棒H∞路径跟踪预瞄控制算法.首先,选取车速和预瞄距离为调度变量,将原系统转化为一种具有可变权重因子的LPV系统.然后,针对无人车系统状态的不完全可测性,设计一种基于观测器的鲁棒H∞控制器.最后,给出保证闭环系统鲁棒H∞性能的凸优化求解条件.仿真结果验证了本文提出控制算法的有效性.     

四轮移动机器人智能预瞄轨迹跟踪控制

针对后轮驱动四轮移动机器人存在非完整约束、模型复杂等特点,提出一种基于多预瞄点的轨迹跟踪混合控制算法。该算法设计从仿人驾车的角度出发,根据不同路况通过模糊控制在线调节机器人的速度、预瞄点个数和预瞄距离。采用免疫控制方法在线整定PID控制器的参数。从控制稳定性角度出发提出轨迹偏离度评价指标。仿真结果表明该控制器的有效性。     

动态环境中基于遗传算法的移动机器人路径规划的方法

动态环境中，移动机器人的动态路径规划是一个较难解决的课题．本文提出一种 基于遗传算法的移动机器人的路径规划方法．该方法采用实数编码的方法，有明确物理意义 的适应度函数，以加快实时的运算速度和提高运算精度．该方法充分挖掘可应用遗传算法解 决移动机器人动态路径规划的潜力．通过计算机仿真表明该控制方法具有良好的动态路径规 划能力．     

基于改进的A*算法与动态窗口法的移动机器人路径规划

提出了一种改进的A^*算法与动态窗口法相结合的混合算法,以解决移动机器人在多目标复杂环境中的路径规划问题．首要,为了提升算法的运行效率,实现单次规划的路径可通过多个目标点,同时提升路径平滑处理的灵活性并满足移动机器人非完整约束条件,本文利用目标成本函数对所有目标进行优先级判定,进而利用改进的A^*算法规划一条经过多个目标点的最优路径,同时采用自适应圆弧优化算法与加权障碍物步长调节算法,有效地将路径长度缩短5%,转折角总度数降低26.62%．其次,为实现移动机器人在动态复杂环境中局部避障并追击动态目标点．提出将改进动态窗口算法与全局路径规划信息相结合的在线路径规划法,采用预瞄偏差角追踪法成功捕捉移动目标点,并提升了路径规划效率．最后,对所提方法进行仿真实验,结果表明该方法能够在复杂动态环境中更有效地实现路径规划．     

基于CAN总线壁面移动机器人分布式控制器研究

壁面移动机器人是运行于极限环境下的自主移动机器人，其控制系统应具备一定程度的智能和对未知环境的实时响应能力。本文提出了壁面移动机器人的控制体系结构，建立了基于CAN总线的分布式机器人控制系统硬件平台，并根据所提出的控制器结构设计了控制软件。     

基于模糊逻辑控制与人机交互的移动机器人避障系统

主要采用模糊逻辑控制的方法,使用十六位单片机SPCE061A的语音输入功能,构成一个人机交互系统,并使二者结合起来应用于移动机器人导航过程中,较好地搭建了一个基于人机监督指导的移动机器人智能避障系统、完成避障和路径规划任务,可以克服基于多传感器的机器人避障技术方面存在的不足之处,具有较好的工程实用价值.     

基于预瞄模糊PID控制的嵌入式轮式机器人设计

采用ARM作为核心处理器件设计了一款自动寻迹的轮式机器人并完成寻迹实验.基于模仿人工驾驶思想将多点预瞄和模糊PID控制结合提出了多点预瞄模糊PID控制方法.经调试,轮式机器人能分别按照直线、虚线道路行走,并能完成自动寻找目标道路等行为.重点给出了控制器与硬件电路图设计.实验表明,机器人完全能满足性能要求,为新型轮式移动机器人的设计提供了方案.     

轮式移动机器人预见预测运动控制

针对移动机器人的运动控制问题,该文采用预见预测控制方法加以解决。利用三阶Bezier曲线作为路径生成器生成目标轨迹,并据此设计了最优预见控制器作为系统的前馈补偿;使用扩展卡尔曼滤波器作为预测模型,基于广义预测控制(GPC)实现了PPC运动控制器的设计。仿真实验结果证明了该方法的有效性。     

基于零力矩点预观控制的在线步态规划

提出了一种基于零力矩点(ZMP)预观控制的仿人机器人在线步态规划方法。参照仿人机器人的ZMP表达式,将水平角动量引入机器人的桌子-小车模型表达式,对其进行了扩展;基于扩展桌子-小车模型并结合预观控制理论,在线完成机器人的步态规划。为了提高机器人步行的稳定性,将髋关节轨迹的优化问题转化为质心轨迹的调节问题,构造预观控制器对机器人的质心轨迹进行校正,实现机器人的步态优化。仿真结果表明了所用方法的有效性。     

遥自主移动机器人系统设计及实现

为了解决移动机器人在特定环境下自主性不强的问题,构建了自主移动机器人的遥操作控制系统。通过无线网络传输的通信方式实现了经过透视解算展开后的全景图像的传输和基于USB操纵杆的多功能远程控制平台的开发。详细介绍了机器人利用超声波传感器进行自主模糊避障的算法,利用USB操纵杆对机器人遥操作的程序实现,以及全景摄像头透视解算和视频压缩的方法。实验结果表明,构建的遥操作控制系统可以实现良好的人机交互,使移动机器人的自主性更强,更加智能化。     

Robust Tracking Control for Self-balancing Mobile Robots Using Disturbance Observer

In this paper, a robust tracking control scheme based on nonlinear disturbance observer is developed for the self-balancing mobile robot with external unknown disturbances. A desired velocity control law is firstly designed using the Lyapunov analysis method and the arctan function. To improve the tracking control performance, a nonlinear disturbance observer is developed to estimate the unknown disturbance of the self-balancing mobile robot. Using the output of the designed disturbance observer, the robust tracking control scheme is presented employing the sliding mode method for the selfbalancing mobile robot. Numerical simulation results further demonstrate the effectiveness of the proposed robust tracking control scheme for the self-balancing mobile robot subject to external unknown disturbances.      

基于功能／行为集成的自主式移动机器人进化控制体系结构

本文针对自主式移动机器人控制体系结构中两类典型方法的不足,提出了一种进化控制体系 结构,实现了基于AI模型的方法与基于行为的方法的优势互补．文中阐述了进化控制的思想 ,并应用于移动机器人控制结构的设计．该结构使移动机器人具备良好的学习和适应能力、 较快的响应速度,同时拥有较好的理性和完成给定任务的能力．     

基于传感器信息融合的移动机器人自主爬楼梯技术研究

机器人自主爬楼梯是移动机器人完成危险环境探查、侦察、救灾等任务需要具备的基本智能行为之一.分析了楼梯的多样性和履带式机器人爬楼梯固有的不稳定性导致机器人爬楼梯工作的复杂性,描述了带前导手臂的履带式移动机器人爬楼梯的步骤,简要介绍了利用超声波、视频摄像头和激光扫描测距仪信息来感知楼梯和判断机器人与楼梯相对位置的算法,最后提出了一个基于传感器测量值可信度的信息融合方法进行楼梯参数感知和行驶方向计算的机器人自主爬楼梯的控制系统结构.     

Robust control techniques for general dynamic systems

Lyapunov techniques are used to design robust controllers for nonlinear systems. The objective is to use the system structure to simplify the controller as far as possible. A general robust control scheme is developed that applies to systems described by a class of second-order nonlinear equations. Applications to a mobile robot and a chemical stirred tank reactor are given.     

基于最优控制的仿人机器人行走振动抑制

针对仿人机器人行走过程中由腿部非刚性特性引起的振动,提出了一种基于最优控制的行走振动抑制方法．首先对振动进行建模,并将这一模型加入到原有机器人动力学模型中去．然后基于拓展的动力学模型,使用预观控制方法求取一条符合质心加速度约束的控制轨迹,作为求解最优控制问题的初始解．进而由此初始解出发,迭代求解此带约束的最优控制问题,利用得到的最优控制轨迹即能以前馈方式抑制行走过程中的振动．最后,使用预观控制方法和本文方法在仿人机器人“空”上进行行走对比实验．实验结果表明提出的方法显著减小了机器人行走过程中零力矩点（ZMP）的振荡和躯干的晃动．该方法对行走振动抑制的有效性得到了验证．     

Position/torque hybrid control of a rigid,high-gear ratio quadruped robot

In this study, we introduce position/torque hybrid control for a newly designed rigid and high-gear ratio quadruped robot. The Experimental results indicated that the use of this control strategy allows the quadruped robot to maintain its stability while walking, and foot contact can be stabilized with only knee torque control and other joints are position controlled, without contact force feedback. Additionally, we suggested a smooth pattern connection method within or from preview control to the center of mass natural dynamics, and vice versa. We validated the proposed control strategies by conducting experiments.