轮式移动机器人轨迹跟踪控制的参数化方法

在轮式移动机器人控制系统状态空间模型的基础上,通过分析两轮独立驱动的移动机器人的动力学方程,给出轮式移动机器人轨迹跟踪控制问题的数学描述;基于线性系统的特征结构配置和模型参考理论提出一种轮式移动机器人轨迹跟踪控制的参数化方法,设计系统的反馈镇定控制器和前馈跟踪控制器.仿真结果表明,提出的控制方案是行之有效的.     

轮式移动机器人的滚动LQR轨迹跟踪控制

基于滚动优化思想提出了一种轮式移动机器人的LQR轨迹跟踪控制方法．在每一采样时刻,通过实时地对跟踪误差系统进行线性化得到线性化模型,并利用该模型通过求解LQR问题获得状态反馈控制律．文中给出的不同情况下跟踪‘8’字轨迹的仿真结果验证了该方法的有效性．     

基于视觉伺服的移动机器人离散型滑模跟踪控制

针对视觉伺服轮式移动机器人,考虑其非完整约束被破坏情形下的离散化运动学系统,给出了一个离散型的滑模跟踪控制器设计策略,运用Lyapunov理论对相应的跟踪误差系统进行了严格的稳定性证明。最后,仿真算例验证了控制器设计的有效性。     

考虑万向轮扭转角扰动轮式移动机器人轨迹跟踪

为了研究轮式移动机器人运动过程中万向轮扭转的扰动对其轨迹跟踪的影响,提出了一种考虑前端万向轮摩擦扰动及其质心与几何中心不重合的轨迹跟踪控制方法。首先,建立了考虑万向轮扭转角扰动的轮式移动机器人动力学模型;其次,根据位姿误差模型,采用反步法设计虚拟速度控制器收敛系统位姿误差;然后,结合扰动观测器对机器人行进过程中万向轮扭转所带来的摩擦扰动进行估计,构造出一种基于积分滑模思想的力矩控制器以保证速度追踪;最后,利用Lyapunov稳定性理论对系统的稳定性和渐近收敛进行证明。仿真及实验结果表明,将万向轮摩擦所带来的扰动反馈给动力学控制器,可以减轻控制器的负载。与忽略万向轮扰动的控制方法相比,轮式移动机器人的位置误差最大值的均方根值降低了37.37%,提高了运动系统的稳定性。     

轮式移动机器人快速轨迹跟踪

为了克服轮式移动机器人响应能力的有限性、保证轮式移动机器人快速跟踪给定的参考轨迹,本文充分利用预演信息(即提前获取的将来参考信息),设计预演控制策略、调节轮式移动机器人的驱动电压来控制机器人,使其快速跟踪给定的参考轨迹.首先,针对运动学模型设计虚拟控制器以保证轮式移动机器人能够渐近跟踪给定的参考轨迹.其次,建立了虚拟控制器的离散时间线性状态空间模型.再次,基于轮式移动机器人的动力学模型和虚拟控制器的线性模型,将轨迹跟踪控制问题等价转化成一个具有已知输入的线性二次调节问题.最后,基于Riccati方程的解,给出了最优预演控制策略的反馈增益.事实上,本文所提出的为虚拟控制器建立线性状态空间模型的方法适用于任意离散信息,这极大地方便了信息的处理与提前使用;另一方面,由于提前使用了参考信息,本文所提的预演控制策略能够快速地跟踪给定的参考轨迹.仿真实验以类正弦曲线为参考轨迹进行跟踪,结果表明:所提控制策略能使轮式移动机器人的速度与轨迹跟踪误差快速地趋于零,验证了所提预演控制算法的有效性.     

基于幂次趋近律的麦克纳姆轮全向移动机器人轨迹跟踪控制

针对基于一般滑模的麦克纳姆轮全向移动机器人在轨迹跟踪过程中收敛速度慢、耗时长及控制存在抖振等问题,提出一种利用多幂次趋近律实现系统快速收敛的滑模控制.通过控制4个麦克纳姆轮的角速度实现机器人3个自由度的位置变化,完成3输入4输出的控制,根据所建的数学模型,使用多幂次趋近律在系统趋近滑模面的不同阶段进行针对性调节保证收敛速度,用双曲正切函数替换趋近律中的符号函数改善抖振问题,利用Lyapunov理论证明3输入4输出控制系统的稳定性,最后通过仿真验证所提出算法的有效性.     

基于终端滑模的移动机器人轨迹跟踪控制

分析了具有不确定性非完整约束移动机器人系统的轨迹跟踪问题。在运动学模型分析的基础上,利用非奇异终端滑模技术,提出了一种新的轨迹跟踪控制算法,该算法消除了传统滑模控制带来的奇异问题。基于后退方法的思想设计系统状态变量,将系统分解为低阶子系统处理,简化了控制律的设计。结合Lyapunov方法,证明了在该控制律作用下,对满足一定速度条件的期望轨迹,移动机器人完全能够实现轨迹跟踪。仿真实验结果表明了该方法的有效性。     

基于视觉的移动机器人轨迹跟踪

借助视觉反馈,研究了质心与几何中心不重合的非完整移动机器人轨迹跟踪控制问题。利用固定在天花板上的摄像机系统,作者提出了一种基于视觉伺服的运动学跟踪误差模型;基于这个模型,在质心与几何中心和视觉参数未知的情形下,作者设计了自适应轨迹跟踪控制器,并运用李雅普诺夫方法严格证明了闭环系统的稳定性。Matlab仿真证明了控制器的有效性。     

一种新的机器人运动轨迹规划算法

本文在Lin和J.Y.S.Luh等人工作的基础上。提出了一种新的机器人CP(连续轨迹Continuous Path的缩写)运动轨迹规划算法,其中连续路径由一组直角坐标下的参数方程来描述,时间区间[0,T]被分成m段,各轨迹段的拟合多项式系数采用递推方式求得,这不仅易于计算机实现,且计算量也较少。本文对时间最优轨迹规划问题进行了分析,并提出了一种有效的算法。     

自控式同步机位置伺服系统滑模控制器设计

具有较强鲁棒性的滑模控制方法由,Chandrasekhar Nam-uduri And Paresh C.Seh 应用于同步电机位置伺服系统中,但只采用了一段直线滑模线,使系统从初始状态到进入滑模运动之间对参数变化及扰动是敏感的。为了克服这个不足,本文选用了三段切换曲线组成的滑模线对控制器进行了重新设计,使系统在整个响应过程中均是不敏感的。仿真结果表明,系统在整个响应过程中均具有较强的鲁棒性。     

面向直纹组合曲面的喷涂机器人喷枪轨迹优化与算法

针对复杂自由曲面中直纹组合曲面上喷涂机器人喷枪轨迹优化及轨迹连接问题,基于曲面面片造型与智能算法理论,建立了喷枪轨迹优化数学模型,提出一种满足直纹曲面上喷枪轨迹首尾衔接的算法程序。首先,通过曲面特征定义直纹曲面,并对直纹曲面造型处理后建立复合喷涂直纹圆弧面片的喷枪数学模型;其次,选择直纹组合面片交界处的喷枪轨迹为优化对象,依据该模型对直纹曲面及直纹组合面片上的喷枪轨迹进行优化,验证了该模型的有效性;最后,依据轨迹优化模型,设计算法程序并通过仿真实验,验证了该算法程序的可行性与优越性,实现了对直纹组合曲面的连续性喷涂。     

基于低通滤波器的液压挖掘机工作装置轨迹跟踪滑模控制

为了提高液压挖掘机工作装置轨迹跟踪的精确度,用Lagrange法建立了液压挖掘机工作装置的动力学方程。针对液压挖掘机工作装置的高度非线性、时滞性及参数不确定性,运用带低通滤波器的滑模算法对其进行控制,并对设计的控制器进行了稳定性分析,对工作装置进行了仿真实验。结果表明,基于低通滤波器的滑模控制算法,既可有效地消除抖振现象,又可提高系统的快速跟踪性能和动态响应性能,同时对参数不确定性有较好的鲁棒性。     

分布参数系统滑动模控制设计的Lyapunov函数方法

利用抽象空间的Ｌｙａｐｕｎｏｖ函数法，给出了一类分布参数系统的滑动模控制设计，同时利用逼近法研究了闭环系统的稳定性及滑动模的存在性问题．     

一种机器人控制系统设计方法

本文通过对机器人动力学模型的分析和研究，提出了一种具有直接力矩补偿和自学习功能的机器人控制系统设计方法，该法简便、直观，并且实时处理能力较好。计算机仿真结果表明，该法所引起的机器人手部位置误差也较小。     

从弹道测速雷达数据中提取火箭弹的推力和比冲的方法

介绍了一种应用Ｃｈａｐｍａｎ－Ｋｉｒｋ方法和分段多项式拟合技术，从弹道测速雷达数据中提取火箭弹的推力和比冲的方法，并给出了详细的数学模型和实际处理结果。     

面向抓取任务的移动机器人停靠位置优化方法研究

为了解决移动机器人在复杂环境中物体抓取规划成功率低以及规划时间长等问题, 本文提出了一种基于环境信息的预处理生成移动机器人停靠位置优化算法。首先对机械臂的工作空间进行分析, 得到抓取难易评价标准, 将环境中目标物、障碍物以及移动底盘位置简化为点, 投影到xy平面上, 根据抓取难易评价标准求出移动机器人优化后的底盘停靠位置; 然后针对机械臂避障问题, 采用快速扩展随机树(Rapidly-exploring Random Trees, RRT)算法实现了机械臂末端及连杆与障碍物的避障; 最后通过仿真和动作捕捉系统下的实验发现, 采用移动机器人停靠位置优化算法可显著提高抓取规划成功率和规划速度。