双轮差速驱动式室内移动机器人的改进航迹推算方法

针对轮式机器人仅使用编码器时传统航迹推算方法定位不足的问题,提出了一种改进的航迹推算方法。通过编码器测定同轴两个轮子的速度,建立一种新的航迹推算理论模型,来尽可能去除外部干涉,提高定位精确度。在地图环境已知、起点给定的情况下,该模型能够通过编码器对机器人进行精确跟踪与定位,为机器人导航提供准确的位置信息。实验结果表明:改进航迹推算方法比传统方法的定位精度高。     

轮式移动机器人滑移轨迹跟踪控制策略研究

针对轮式移动机器人在滑移条件下的轨迹跟踪问题,提出一种自适应模糊控制策略。利用模糊状态观测器对未知的复杂系统模型进行速度估计和补偿,通过设计输出向量将位置约束转换为输出约束,并构造Barrier Lyapunov函数来保证机器人的运动约束,在此基础上设计更简单的纵向滑移模型,利用李亚普诺夫定理分析闭环系统的稳定性,证明了闭环系统中所有信号都是有界的。最后通过仿真和实验验证了自适应模糊控制策略在轮式机器人纵向滑移情况下的有效性和实用性。     

基于全阶滑模控制的双轮移动机器人跟踪误差研究

针对双轮移动机器人运动轨迹跟踪误差较大的问题,设计了全阶滑模控制器,并对控制输出误差进行仿真验证.建立双轮机器人简图模型,推导出移动机器人动力学方程式.介绍了移动机器人线速度和角速度的控制过程,对传统PI控制器进行改进,设计了全阶滑模控制器.采用李雅普诺夫函数对控制器的稳定性进行了证明,从而得到机器人运动线速度和角速度...     

基于跟踪微分器的移动机器人轨迹规划与跟踪控制研究

针对移动机器人的轨迹规划和轨迹跟踪控制问题,提出一种加速度和速度约束情况下,通过贝塞尔曲线拟合参考轨迹,再利用跟踪微分器规划平滑速度的轨迹规划新方法;基于Backstepping方法,建立机器人位姿误差方程并进行控制器的设计,同时分析了控制参数对轨迹跟踪性能的影响;将轨迹规划方法和控制算法结合,并在仿真平台和移动机器人实物平台上进行实验验证。实验结果验证了轨迹规划算法和控制器的可靠性及有效性,相比于未进行速度规划、速度不连续和滑模控制等方法,提出的方法控制平稳且有效减少了位姿误差。     

基于H∞滑模控制的移动机器人轨迹跟踪研究

针对移动机器人轨迹跟踪过程中存在的诸多不确定性,利用Backstepping的思想和Lyapunov方法设计了H∞滑模控制。通过自适应模糊控制来优化滑模控制器的开关增益,从而消除滑模控制中存在的抖振现象。最后分别进行了直线、圆周、正弦三种轨迹跟踪仿真J_1实验,验证了系统的全局渐进稳定性和抗干扰性。证明了该控制算法的有效性。     

基于自适应EKF的移动机器人轨迹跟踪控制器

针对轮式移动机器人在实际的轨迹跟踪任务中存在传感器测量误差且测量噪声统计信息获取困难的情况,文章首先基于自适应扩展卡尔曼滤波算法(EKF)融合惯性传感器、地磁传感器与编码器的数据。在不需要传感器测量噪声协方差先验知识的情况下获取位姿数据的同时抑制了传感器测量噪声不稳定变化对位姿数据精度的影响;其次在机器人运动学模型的基础上,构造了具有全局稳定的双环轨迹跟踪控制器。仿真与实验表明,数据滤波与全局稳定轨迹跟踪控制器结合的控制器效果良好。     

基于质心偏移的移动机器人轨迹跟踪控制

针对非完整约束下质心偏移的移动机器人,提出了一种改进滑模变结构的轨迹跟踪控制方法,并通过此方法得到一种具有全局渐近稳定性的跟踪控制器。以三轮移动机器人的运动模型为基础,该跟踪控制器的设计分为两部分:第一部分是采用X方向和前向角方向同时具有虚拟反馈变量,通过Lyapunov方法对控制系统进行稳定性分析,设计出切换函数;第二部分是滑模控制器设计,采用指数趋近律,使用S型指数函数代替符号函数,减少了滑模变结构控制的抖动,由此设计出了线速度和角速度的控制律,用来渐近整定移动机器人跟踪误差,实现了对参考轨迹的全局渐近跟踪。实验结果表明:该控制律能够在极短时间内趋于稳定,其跟踪平面坐标误差和前向角误差也能在极短时间内收敛于0,并且移动机器人也能够有效地跟踪期望轨迹,其控制效果具有明显的改善,且具有很好的抗干扰性能。     

四旋翼飞行器全局鲁棒轨迹跟踪控制算法研究

针对四旋翼飞行器轨迹跟踪控制性能易受模型参数不确定性和未知外部干扰影响的问题,提出一种基于自适应反步法的全局鲁棒控制策略。该方法利用单一虚拟变量表达的线性化参数模型描述系统内部不确定性和外部干扰组成的集总干扰,并通过反步法设计的自适应算法在线估计虚拟变量,从而降低计算量,提高控制器的实时性。基于Lyapunov理论证明了该方法对集总干扰的鲁棒性及系统全部变量的全局一致最终有界性。最后,通过仿真算例验证了该控制策略的有效性和可行性,结果表明：该控制策略能有效克服集总干扰影响,实现四旋翼飞行器的精确轨迹跟踪。     

移动机器人速度饱和约束下的轨迹跟踪控制

针对非完整轮式移动机器人运动中普遍存在的速度饱和约束,提出一种全局渐进稳定的反馈跟踪控制器。基于状态反馈构造新的虚拟控制量,利用Lyapunov定理构造运动学控制律;利用移动机器人速度饱和约束和受限控制参数实现其有界速度控制;进行了相应的稳定性分析。与不考虑速度饱和约束的控制器进行了仿真对比,结果表明:其实际轨迹更能平滑逼近其参考轨迹,提高了轨迹跟踪的精度。     

基于轨迹动态规划的移动机器人焊道自动跟踪

针对大型构件复杂轨迹焊缝自动焊中的移动机器人跟踪控制滞后和焊接轨迹频繁振荡等问题,提出一种基于轨迹动态规划的焊道跟踪方法. 利用结构光传感器检测区域超前于电弧的优势,实时获取焊接区前方焊缝位置特征信息实现对焊道轨迹宏观走向的超前感知,基于焊道等距逼近思想动态规划移动机器人运动轨迹,结合电弧传感技术实时检测焊接偏差信息,通过机器人本体与机载执行机构的协同控制对焊接轨迹进行动态补偿. 结果表明,该方法提高了复杂轨迹焊缝跟踪中焊接速度一致性及焊接轨迹平滑度,改善了焊道弯曲或折角处的焊缝成形质量.     

基于RISE的多移动机器人渐近轨迹跟踪控制

针对目前多移动机器人轨迹跟踪控制精度不高的问题,基于RISE(robust integral of signum of error)方法提出了一种渐进轨迹跟踪控制算法。首先,建立了差速机器人的动力学模型,并进行系统解耦及反馈线性化,得到一般的二阶系统模型;其次,对多机器人系统,基于RISE方法提出了对二阶可导且有界的时变信号的跟踪算法,实现领导者输入未知的情况下对时变信号的渐进轨迹跟踪。且该算法基于分布式结构,机器人无需知道全局状态信息。另外,应用李雅普诺夫稳定性理论、代数图论的方法证明了算法的稳定性,并给出系统稳定必要条件。在文章最后,给出了仿真实例和实验数据,证明了算法有效性。     

电液伺服系统无模型轨迹跟踪控制算法的研究与实现

对于具有往复运动特征的电液伺服系统，由于存在很强的非线性，依靠模型分析，求解将是十分复杂的，本文提出了一种基于Fourier级数的无模型的电液伺服系统轨迹跟踪控制算法，该算法轨迹跟踪问题在Fourier空间转化为调节器问题，并给出了控制器的详细设计及系统的稳定性分析，最后给出控制器在注塑机上的实际应用，实验结果表明该方法对改善注塑机动模的运动特性有较好的效果。     

基于终端约束MPC的轮式移动机器人轨迹跟踪控制

针对轮式移动机器人具有非线性特性和时域约束从而导致跟踪精度较低的问题,提出了一种终端约束MPC(model predictive control)的控制方案。首先,将轮式移动机器人的状态误差方程作为预测模型;其次,在成本函数中加入终端约束,设计了合适的终端域和终端惩罚矩阵,迫使系统在有限时域内跟踪上期望轨迹;然后,利用Lyapunov稳定性框架,建立终端约束MPC控制方案在系统中可行性和稳定性的充分条件;最后,通过在圆形及双移线两种工况下与传统模型预测控制进行对比实验,验证了终端约束MPC控制方案的有效性。仿真表明,相比于传统模型预测控制,终端约束MPC在预测范围内更好地满足了约束条件,从而提高了系统的稳定性和跟踪精度。     

基于无源控制的非完整移动机器人轨迹跟踪误差仿真研究

当前,非完整移动机器人在外界干扰作用下容易发生抖动现象,机器人轨迹跟踪误差较大,不能很好的满足执行任务的需要。对此,文章采用无源控制理论控制非完整移动机器人的轨迹跟踪,实现轨迹跟踪误差最小化。构造机器人动力学模型,介绍了机器人空间运动控制的基本形式,引入无源控制理论,在非完整移动机器人末端安装无源控制的执行器。采用数学方法证明了无源控制闭环系统具有很好的稳定性,并且轨迹跟踪误差具有收敛性。结合具体实例,非完整移动机器人末端执行器在无源控制条件下,通过数学软件Matlab/Simulink进行轨迹跟踪误差仿真,并且与其它轨迹跟踪误差控制方法进行对比分析。误差仿真结果证明,非完整移动机器人末端执行器采用无源控制方法,不仅轨迹跟踪误差降低,而且输入转矩波动程度较小。非完整机器人末端执行器采用无源控制方法,具有良好的控制精度,削弱了抖动现象。     

移动机器人建模和未建模扰动环境下的轨迹跟踪控制研究

为解决非完整约束轮式移动机器人(WMR)的质心与几何中心不重合问题,进行移动机器人运动学和动力学建模.详细分析WMR模型的建立过程,并对模型进行仿真,验证所建模型的正确性.针对该模型,设计2种满足李雅普诺夫稳定性条件的控制器,即PID运动学控制器和非线性反馈动力学控制器,并进行了对比实验.实验结果表明:非线性反馈动力学...     

基于神经网络自整定的轮式移动机器人轨迹跟踪控制

针对轮式移动机器人轨迹跟踪,基于Laypunov稳定性原理,采用后推积分时变状态反馈方法设计了一种控制器。考虑到控制增益对跟踪效果的影响,引入神经网络对控制增益进行自整定,使控制器具有更好的控制效果和更强的鲁棒性。仿真和实验结果证明了该方法的有效性。     

一种改进的非完整轮式移动机器人轨迹跟踪控制方法

针对非完整约束下移动机器人的轨迹跟踪控制中误差收敛速度和平滑性上存在的不足,提出了一种改进的非线性反推跟踪控制算法。在运动学模型的基础上,构造了简单的虚拟变量推导出了反推控制律,且通过Lyapunov函数证明了该控制律的稳定性,并引入了一个反馈控制律,得到了一种新型轨迹跟踪控制器。MATLAB仿真分析表明:改进的非线性反推控制律很好地改善了控制效果,跟踪误差能在较短的时间内收敛,具有良好的抗干扰能力。     

基于EKF和Lyapunov函数的移动机器人轨迹跟踪控制(英文)

针对轮式移动机器人在实际运行中受环境因数影响的情况,采用扩展卡尔曼滤波(EKF)算法融合里程计与超声波的观测数据,对机器人的参考轨迹信息进行校正。在机器人动力学模型的基础上,运用Lyapunov直接法,构造具有全局渐近稳定的跟踪控制器,对机器人进行轨迹跟踪。根据Lyapunov稳定性定理证明了系统的全局稳定性。仿真结果表明,数据滤波与Lyapunov方法结合的跟踪控制器效果良好。     

煤矿救援机器人轨迹跟踪研究

介绍煤矿救援机器人的系统构成,包括运动控制卡、伺服驱动系统、位置检测系统、电源系统以及机械本体,并简要介绍各构成部分的作用.采用积分Backstepping设计思想设计出轨迹跟踪反馈控制器,并且在MATLAB中进行仿真测试.仿真结果证明,所设计的轨迹跟踪控制器可以达到全局渐近稳定.     

焊接机器人轨迹跟踪研究现状

各类传感器和智能控制方法极大促进了机器人在焊缝跟踪中的应用,不仅提高了焊缝跟踪的精度,同时提高了焊接效率和保证了焊接质量。简述了机器人焊缝跟踪系统的结构,详述了焊缝跟踪过程中各类传感器的工作原理及其特点;阐述了图像处理技术在机器人焊缝轨迹跟踪过程中的研究进展,并对图像的预处理、图像分割与边缘检测和特征提取等研究方法进行了分析。最后,总结了智能控制方法在焊缝跟踪中研究进展及不同形状的焊缝跟踪情况。