轮式移动机器人轨迹跟踪控制与仿真

机器人是目前各行各业应用最为广泛的一种智能机械设备,其中轮式移动机器人以其特有的性质被越来越多的应用到我们的日常生活中,所以对轮式移动机器人的控制要求更加多样化,如何设计出对目标轨迹贴合且稳定的方法正在成为研究的热点.本文基于模型预测控制策略针对轮式移动机器人的运行轨迹进行实时跟踪.首先结合本次设计要求并根据轮式移动机...     

轮式移动机器人轨迹跟踪控制研究

根据轮式移动机器人具有非完整约束特点,基于其运动学模型对机器人的轨迹跟踪控制问题进行了研究。采用Lyapunov函数直接法的思想设计机器人轨迹跟踪控制算法,并且直观地分析了系统的全局渐进稳定性.最后应用到MATLAB中对圆轨迹、螺旋线轨迹进行跟踪仿真试验,仿真结果表明位姿误差在2 s时刻趋近于零,轨迹跟踪效果良好,系统具有很好的全局渐进稳定性。     

轮式移动机器人的模糊轨迹跟踪控制

文章针对实际的轮式移动机器人轨迹跟踪控制问题提出了一种解决方法。利用模糊控制器实现对移动机器人的轨迹控制,并进行了计算机仿真和实际的轮式移动机器人的轨迹控制实验,将控制效果与传统的PID控制器的控制结果进行比较,结果表明了模糊控制在机器人轨迹跟踪问题上具有很好的性能。     

基于控制Lyapunov函数的履带式移动机器人轨迹跟踪

将履带式移动机器人简化为轮式移动机器人系统,建立了其运动模型.讨论了基于运动模型的履带式移动机器人的轨迹跟踪问题.在此基础上,基于控制Lyapunov函数,设计了履带式移动机器人的轨迹跟踪控制器.考虑到机器人的运动学约束,引入受限策略以保证其运动平滑.仿真结果验证了所设计控制器的有效性和正确性.     

轮式移动机器人轨迹跟踪控制算法的研究

为解决轮式移动机器人平面运动控制问题,将平面几何理论应用于轨迹跟踪控制中。建立了机器人平面运动模型,并以此为基础研究了直线和圆弧的轨迹跟踪控制算法;提出了导航圆方法,将机器人实时位置信息和目标轨迹之间的角度偏差及位置偏差综合成一个角度,然后对该角度进行了PID调节;在实验中,将直线、圆弧轨迹跟踪算法实际运用于机器人的运动控制。研究结果表明,该算法能将机器人轨迹的偏差有效地控制在±1 cm以内。     

轮式移动机器人的反步轨迹跟踪控制

在建立轮式移动机器人运动学和动力学模型的基础上,结合反步设计法,将动力学问题反步为运动学问题,设计了具有全局渐近稳定的轨迹跟踪控制律。该控制律由机器人的两驱动电机的力矩组成,简洁且易于实现。利用Lyapunov函数对控制系统进行了稳定性分析,仿真结果验证了所设计控制器的有效性和精确性。     

全向移动机器人的自抗扰轨迹跟踪控制

针对4-Mecanum轮全向移动机器人轨迹跟踪问题,设计了一种自抗扰控制器。首先对机器人的运动学与动力学模型进行分析;其次由反步法设计运动学控制器,并根据机器人在运动过程中受到未知干扰的现象,设计了改进的扩张状态观测器和动力学控制器;最后在不同扰动的作用下进行仿真。对比结果表明该控制器跟踪误差小,收敛速度快,观测器能够快速准确地估计出不确定因素对机器人的扰动并进行实时补偿,验证了该控制器具有较好的抗干扰性和鲁棒性。     

基于积分滑模的四轮移动机器人轨迹跟踪控制

针对一类具有有界扰动和不确定性的四轮移动机器人轨迹跟踪问题,提出了一种具有鲁棒性的积分滑模控制策略.首先,提出了四轮移动机器人的运动学和动力学模型,推导出机器人轨迹跟踪误差表示式.然后分别针对机器人的运动学模型和动力学模型给出了相应的运动算法和积分滑模控制律.通过Lyapunov稳定性理论证明了四轮移动机器人轨迹跟踪误...     

考虑参数不确定性和外界干扰的移动机器人轨迹跟踪控制

针对具有参数不确定性和外界干扰的移动机器人轨迹跟踪问题,提出一种运动学跟踪控制器和动力学跟踪控制器相结合的控制方法。基于反演方法,应用自适应控制技术设计速度控制率的同时,对运动学模型中的未知参数进行了估计。在此基础上,引入动力学回归矩阵和单层神经网络以使机器人实际速度接近理论速度,并减弱系统参数不确定和外界干扰对于跟踪控制效果的影响。设计过程中,根据Lyapunov稳定性定律和Barbalat引理对控制系统的稳定性和收敛性进行了分析。对于典型曲线的仿真结果表明了所提出控制方法的有效性。     

轮式移动机器人路径跟踪控制方法研究

针对轮式移动机器人的路径跟踪问题,提出了一种基于动态预瞄的移动机器人路径跟踪控制方法.根据差速轮式移动机器人运动学模型和实时位置信息,建立路径跟踪偏差模型,并采用构建虚拟运动路径的方式设计移动机器人路径跟踪控制方法,结合路径跟踪偏差模型,实时调整移动机器人的运动状态,不断缩小运动过程中的偏差,最终实现路径跟踪.实验结果...     

轮式移动机器人轨迹跟踪的最优控制

深入分析了轮式移动机器人的运动状态,建立了WMR路径偏差系统的非线性数学模型。应用小偏差线性化理论,将该多输入多输出非线性系统简化成一个单输入单输出线性系统。然后基于线性二次型调节器理论进行了系统最优控制器的设计,并针对该理论中加权矩阵Q与R难以确定的问题,从控制效果出发,采用自适应遗传算法对其进行了优化。实现了移动机器人对预定轨迹的满意鲁棒跟踪,同时满足了实时性要求。实验结果证明了该方法的正确性与实用性。     

Adaptive Trajectory Tracking Control for a Nonholonomic Mobile Robot

As one of the core issues of the mobile robot motion control, trajectory tracking has received extensive attention. At present, the solution of the problem only takes kinematic or dynamic model into account separately, so that the presented strategy is difficult to realize satisfactory tracking quality in practical application. Considering the unknown parameters of two models, this paper presents an adaptive controller for solving the trajectory tracking problem of a mobile robot. Firstly, an adaptive kinem...     

自主导航小车(AGV)轨迹跟踪的模糊预测控制

针对非完整约束的轮式移动机器人WMR轨迹跟踪问题,以差速驱动式轮式移动机器人XAUT.AGV100为研究对象,对WMR的运动控制问题作了进一步的研究。本文在分析现有移动机器人运动控制方法的基础上,充分利用模糊控制和预测控制的优点,将模糊控制的思想引入到预测控制中,设计了模糊预测控制算法,并采用此方法控制自主导航小车AGV以提高其轨迹跟踪的快速性和运动的平稳性。理论仿真分析和实验研究均证明,采用所设计的模糊预测方法控制AGV,可有效提高AGV轨迹跟踪的快速性和运动平衡性。     

移动机器人轨迹跟踪与运动控制

针对轮式移动机器人在实际运行中受环境因数影响,采用扩展卡尔曼滤波(EKF)算法融合里程计与激光雷达的观测数据,对机器人的参考轨迹信息进行校正,并与离散卡尔曼滤波进行比较。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轨迹跟踪控制器,控制机器人运动的角w速度,v,使机器人的位姿状态达到要求。根据Lyapunov稳定性定理证明了系统的全局稳定性。仿真及实验验证表明,卡尔曼滤波算法对机器人的定位数据滤波与Lyapunov方法结合的轨迹跟踪控制器效果良好。     

基于光学动作捕捉的室内移动机器人轨迹跟踪

以基于麦克纳姆轮的全向移动机器人为研究对象,首先对基于标记点的光学动作捕捉系统的定位原理进行研究,然后对移动机器人的驱动原理和位姿误差进行分析,建立运动学模型和位姿误差模型,通过反演法设计虚拟反馈,并结合李雅普诺夫函数构造出具有全局渐近稳定的轨迹跟踪控制器。接着对测试环境和试验样机进行搭建,将光学动作捕捉系统采集的位姿信息反馈到机器人的控制回路中,最后对直线和圆周轨迹进行跟踪仿真。通过在试验样机上实验验证,总结出利用光学动作捕捉系统对移动机器人采集的定位信息,可令移动机器人拥有良好的轨迹跟踪性能。     

非完整轮式移动机器人反演滑模轨迹跟踪控制器设计

针对轮式移动机器人的轨迹跟踪问题,提出了一种反演滑模控制方法。采用PI型滑模面设计等效控制律,利用变速函数代替了符号函数得到切换控制律,并利用Lypunov定理证明了系统的稳定性。仿真结果表明了该方法的有效性和正确性,控制中出现的抖振现象得到改善,在外界干扰影响下,也具有良好的控制品质。     

基于Backstepping方法的轮式移动机器人轨迹跟踪研究

根据机器人的运动学模型,对具有非完整特性的移动机器人轨迹跟踪控制进行了研究.采用基于积分backstepping时变状态反馈方法,引入一种新的虚拟反馈量,设计机器人轨迹跟踪控制算法,并且利用Lyapunov方法证明系统的全局稳定性.仿真结果证明了该方法的有效性.     

非完整移动机器人的自适应全局轨迹跟踪控制

针对含有未知参数的移动机器人运动学模型,利用自适应反演控制技术,讨论了两后轮角速度为控制输入的非完整移动机器人轨迹跟踪问题,构造了具有全局渐近稳定性的自适应轨迹跟踪控制器,该方法将系统分解为低阶子系统来处理,利用中间虚拟控制量和部分Lyapunov函数简化了控制器的设计并具有直观的稳定性分析。仿真结果验证了所设计控制器的有效性和正确性。