基于模糊自适应控制的全向移动机器人的运动控制研究

由于四轮驱动全向移动机器人轮系分布的特点,四轮之间存在耦合关系,在运行过程中,机器人整体运动的稳定性及控制精度都不佳。针对此问题,本文设计一种基于模糊自适应控制器的误差修正方法,结合模糊控制和PD控制,在线对机器人体进行误差修正,并将整体误差按轮系结构分布合理分配到单个轮子上,从而将整体的误差修正转化为单个轮子的误差修正。通过在Matlab-Simulink环境下仿真实验表明,在使用模糊自适应控制器进行误差修正后,机器人对线速度及角速度的跟随性明显提高,改善了机器人运动控制的精度。     

基于EPOS的激光导航移动机器人运动控制研究

为了提高移动机器人运动控制精度,满足移动机器人精确运动的需要,研制了一种以EPOS运动控制器为核心、采用激光导航的移动机器人运动控制系统。为验证运动控制系统的正确性和有效性,采用Lyapunov函数设计出一种速度跟踪控制算法。移动机器人轨迹跟踪实验结果表明,该控制系统精度高、实时性好、可以满足移动机器人在各种环境中的行走需要。     

世界技能大赛移动机器人运动控制系统设计

世界技能大赛移动机器人项目要求设计的机器人能够在2m×4m的平面场地中完成一定的任务,而全向轮式移动机器人为非完整性约束系统,机器人可向任意方向做直线运动而不需事先做旋转运动,同时可执行复杂的弧线运动.本文以第45届世界技能大赛参赛机器人为平台,介绍一种基于正交码盘与陀螺仪融合的全向轮底盘定位系统,通过研究三轮全向轮底...     

两轮移动机器人运动控制系统的设计与实现

通过对两轮驱动机器人小车的运动模型的分析,提出一种非完整性两轮机器人小车运动控制器的设计方法.在将运动参量角速度和线速度进行解耦的基础上,引入速度控制器,通过反馈抑制了左右轮的扰动及参数差异对控制性能的影响,􀁯并且以数字信号处理器芯片TMS320LF2407A为控制器核心,具体实现了非完整性两轮机器人小车运动控制.实验结果证明了上述方法的有效性.     

融合路径跟踪模式的多移动机器人有序化群集运动控制

针对多移动机器人群集运动的实现及其避障问题,提出了一类融合路径跟踪模式的有序化群集运动控制算法．该算法将有leader的群集运动模式与队列运动模式相结合,实现了多机器人系统快速聚合行为与有效避障行为的统一．移动机器人群仿真实验验证了该方法的有效性．     

移动机器人编队的运动控制策略

为实现移动机器人编队的多样性、稳定性和队形变换连续性,并解决移动机器人编队运动中的避障、避碰、到达目标的问题,对基本队形进行分析,提出队形参数化的思路,建立基本队形虚结构的参数化数学模型,通过调整参数使队形在基本队形及其衍生的队形间进行变换;机器人在运行的过程中,利用行为融合方法、跟随领航者法、人工势场法和虚结构法对机器人进行运动控制,实现了机器人的避障、避碰、队形归建等目标。对上述策略进行了仿真实验,实验结果表明,使用本策略既保留了虚结构法队形稳定、队形归建迅速的优点,又改进了其灵活性差的不足。     

基于FPGA的新型气动踢球机构的运动控制研究

在RoboCup中型组足球机器人竞赛中,大多数踢球机构只能做一维直线运动,踢球机构的性能已经跟不上机器人整体技术的发展,且踢球机构性能的落后越发显得突出,主要表现为不能以任意射角进行射门和传球.对一种新型气动踢球机构的运动控制进行了研究,该新型气动踢球机构充分利用了机器人正前方仅有的空间,使得踢球杆能够在由两个电机轴组...     

双参考点切换的多移动机器人队形运动控制方法

为描述机器人队列的运动过程,从相对位姿的角度定义了多移动机器人的队形模型.在传统leader-following队形控制的基础上,引入切换控制思想,每对领路机器人与跟随机器人之间设计3个控制器,对应跟随机器人中轴线上两参考点分别设计两个运动子控制器,控制领路机器人与跟随机器人之间的相对位姿;切换控制器根据系统处于平衡状态时,跟随机器人线速度的符号切换运动控制器,从而保证队列收敛到目标队形.仿真实验结果表明,机器人队列表现出良好的整体一致性,队列运动更加平稳.     

嵌入式移动机器人目标搜集运动控制研究

本文基于移动机器人平台设计实现了核心嵌入式控制系统,采用上位机-下位机两级体系结构,开发了环境信息采集上位机软件及机器人运动控制下位机软件;通过激光测距仪实时测量与数据处理,实现机器人对环境目标的探测与感知,设计了电机控制器用于实现机器人运动控制;最后,针对目标搜集使命案例,验证了移动机器人对环境目标的自主探测与搜集的作业能力,实验结果表明：所设计的嵌入式控制系统及其运动控制器满足使命任务要求。     

关节式移动机器人在斜面上基于模糊逻辑的运动控制

本文针对关节式移动机器人在斜面上运动时稳定性和安全性的要求对其进行动力学分析 ,利用传感器融合技术对机器人进行局部定位 ,提出了它的基于模糊逻辑的控制策略 .实验证明这种方法是可行的和有效的     

基于运动描述语言的轮式移动机器人控制

介绍了一种基于运动描述语言的轮式移动机器人控制方法．运动描述语言不仅可以有效地描述机器人系统中离散和连续动力学过程的相互作用,而且可以定量地描述操纵机器人的复杂性．利用该方法对具有非完整约束的轮式移动机器人的位姿镇定问题进行了研究,仿真结果验证了该方法的有效性．     

基于自适应模糊PID运动控制系统的设计

内容为了提高四轮驱动机器人的速度控制性能和红外循迹轨迹跟踪响应效果,将传统PID控制和模糊推理相结合,设计了一种基于自适应模糊PID的四轮驱动循迹控制系统,介绍了系统总体结构和模糊控制理论,设计了一种自适应模糊PID控制器,给出了以转速为内环,位置偏差为外环的双闭环模糊控制方法,利用simulink对模糊PID算法的控制效果进行了仿真,并在四轮驱动控制系统试验平台上进行速度控制实验和循迹动态响应实验研究,结果表明本文所设计的自适应模糊PID相对于传统PID响应更快,减少系统稳态误差,提高移动平台的红外循迹过程中的轨迹跟踪动态响应效果。     

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。     

Energy Consumption Optimization for Mobile Robots Motion Using Predictive Control

Operation of mobile robots in off-road environment requires the attention to the torque saturation problem that occurs in the wheels DC motors while climbing hills. In the present work, off-road conditions are utilized to benefit while avoiding torque saturation. Energy optimization algorithm using predictive control is implemented on a two-DC motor-driven wheels mobile robot while crossing a ditch. The predictive control algorithm is simulated and compared with the PID control and the open-loop control. Predictive control showed more capability to avoid torque saturation and noticeable reduction in the energy consumption. Furthermore, using the wheels motors armature current instead of the supply voltage as control variable in the predictive control showed more efficient speed control. Simulation results showed that in case of known ditch dimensions ahead of time, the developed algorithm is feasible. Experimental examination of the developed energy optimization algorithm is presented. The experimental results showed a good agreement with the simulation results. The effects of the road slope and the prediction horizon length on the consumed energy are evaluated. The analytical study showed that the energy consumption is reduced by increasing the prediction horizon until it reaches a limit at which no more energy reduction is obtained. This limit is proportional to the width of the ditch in front of the mobile robot. Curve fitting is applied to the obtained results to address further the effect of the parameters on the energy consumption.     

基于路径参数协同的多移动机器人编队控制

为了使每个机器人沿期望的跟踪路径运动,建立了一种基于路径参数协同的多移动机器人编队控制模型.模型将整个系统的控制分为两部分:-部分用Lyapunov和反演技术设计了路径跟踪控制器,另-部分为路径参数协同控制器,保证每个机器人期望跟踪路径的参数变量能够实现协同,进而达到对编队的控制.采用结构模型完全＞分布,并且适用于机器人不同集群任务需求,可易于仿真实现.使用控制方案仅需要机器人之间交互路径参数信息,通讯需求量小,满足实际工程需求.仿真结果验证了所提算法的有效性.     

基于旋量理论的移动机器人建模与控制

为了解决移动机器人由于系统中存在不可积运动约束,不能直接应用旋量理论建模的问题,通过构造虚拟连杆首先把移动机器人转化成等价的固定基单自由度关节的开链机器人,然后基于运动旋量理论建立了移动机器人的运动模型,为移动机器人系统建模提供了一个简洁的新途径.基于所建立的移动机器人运动模型,设计了一个稳定的输出跟踪控制器.在Matlab下对移动机器人的建模和控制进行了仿真,验证了所提出的建模方法的可行性.     

非时间参考的移动机器人路径跟踪控制

基于非时间参考的思想提出了一种移动机器人路径跟踪控制方法.首先选择移动机器人实际路径在某参考系下的x轴投影作为非时间参考量,并针对一类几何路径的跟踪建立移动机器人非时间参考的运动学模 型,据此设计以恒定速度跟踪期望路径的控制律,然后在此基础上给出跟踪任意几何路径的分段控制策略.此跟踪 控制系统所采用的参考量为非时间量􀁯,摆脱了时间因素的影响,因此能提高移动机器人在不确定环境中的跟踪能 力.仿真和物理实验表明了控制方法的有效性.􀁱     

基于流函数的多移动机器人Swarming控制模型

利用流函数解决单个移动机器人的避障问题,并提出了基于流函数和单一连接规则的、采用虚拟leader和二叉树结构的多移动机器人swarming控制模型．基于单一连接规则的二叉树结构使得整个机器人群的控制更简单,更灵活;而虚拟leader的引入,使机器人群在避障过程中不会发生分离,并能够很好地解决类似于机器人掉队的问题,提高了系统的稳定性,增强了系统的应变能力．仿真结果验证了该模型的有效性．     

移动小车的轨迹跟踪控制

对由运动学模型描述的二自由度移动小车的跟踪问题进行研究。利用终端滑动模态技术设计控制律,使得移动小车能在有限时间内完全跟踪转动速度不为零的期望轨迹。仿真结果表明了该方法的有效性。