自动驾驶汽车路径跟踪控制算法综述

自动驾驶汽车路径跟踪控制是自动驾驶领域中的关键技术,其控制算法的好坏直接决定了自动驾驶汽车能否顺利跟踪目标路径.首先对基于运动学和动力学模型的路径跟踪控制算法进行了分类,并对目前在路径跟踪横纵向控制方面应用较多的算法进行了分析,找出其目前仍存在的问题,提出了相应对策.     

基于变预测时域MPC的自动驾驶汽车轨迹跟踪控制研究

为了保证自动驾驶汽车轨迹跟踪的精度及行驶过程中的稳定性,提出一种基于车辆横向稳定状态在线识别和模糊算法的变预测时域模型预测控制（MPC）方法。针对车辆稳定状态的在线识别,采用k-means聚类算法对车辆行驶状态参数进行聚类分析,得到聚类质心,通过在线对比当前车辆状态量与不同聚类质心之间的欧氏距离获取车辆的实时安全等级。同时计算出当前车辆的轨迹跟踪横向偏移量,以这二者为输入,通过模糊控制算法在线计算出预测时域的变化量并输出给MPC控制器实现预测时域的自适应调整,最后求解出自动驾驶车辆跟踪轨迹的最优的控制序列,以达到在保持车辆稳定的前提下实现高精度轨迹跟踪控制的目的。CarSim/Simulink联合仿真结果表明,改进后的变预测时域MPC算法在提高自动驾驶汽车轨迹跟踪精度及横向稳定性方面的表现优于传统MPC控制器。     

基于轨迹张量的自动驾驶复合信息综合映射方法

信息映射的精度和效率不足制约着自动驾驶汽车的性能。对自动驾复合信息进行数据结构和映射方式的优化以提高运算效率和精度;建立自动驾驶轨迹分类求解模型,根据操纵输入求解轨迹信息和姿态信息;通过多重拟合实现操纵、轨迹和姿态信息的参数化表达。针对自动驾驶信息的参数化特征,提出轨迹张量的概念;利用张量系统高阶次、多维度的数据结构,形成轨迹规划和轨迹跟随中两类基本映射关系的数据样本;利用样本在离线环境下充分训练深度学习系统,得到两类基本映射关系模型。经仿真试验证明,所有组别驾驶数据映射计算效率均高于常规微分方程法,且计算误差均在允许范围内。基于轨迹张量的信息映射模型可有效提升轨迹规划和跟随的精度和效率,提高自动驾驶汽车的安全性和适应性。     

基于自动泊车的自动驾驶控制算法设计与研究

介绍了自动泊车系统的硬件架构,在此基础上,对自动泊车控制算法进行了设计与研究,包括APA算法功能需求分析,APA控制系统接口确定,系统多个模块的功能算法设计等。整个控制算法设计合理有效,为自动驾驶研究奠定了一定的基础。     

自动驾驶车辆转向系统设计

自动驾驶车辆需具备独立完成转向操作的能力,传统的电动助力转向系统无法满足该要求。为了达到自动驾驶车辆自动转向的目的,设计可同时满足驾驶员驾驶和车辆自动驾驶两种工况的车辆转向系统,对转向系统关键零部件进行选型设计;根据不同驾驶工况建立转向系统数学模型,利用Matlab/Simulink进行系统仿真。仿真结果表明,该转向系统可以满足自动驾驶工况,且可以保证车辆的稳定性,但由于转向系统输出值与输入值存在误差,导致行驶轨迹存在一定的偏移。     

一种自动驾驶汽车的系统构造

随着汽车保有量的增加,带来能源短缺、环境污染、交通拥堵和事故频发等社会问题,使得无人驾驶技术逐渐成为各大车企和高校研究的对象。无人驾驶汽车的发展将给行业带来前所未有的变革与机遇,本文将简述一种自动驾驶汽车的系统构造。     

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。     

三电平降压变换器在RF功率放大器轨迹跟踪中的应用

提出了将三电平降压变换器应用于 RF功率放大器中,用来有效地提高宽信号跟踪.其主要用于低功率的电池控制系统,以实现轨迹消除和还原技术,理论上,它需要实现高容量、高效率的RFPA的不恒定的信号调制.关于纹波、开关频率、带宽之间的协调,当在电源端只有一个导体时, 三电平降压变换器与两相结构很相似.除此之外,在闪速电容电压中...     

LabVIEW环境下的机械臂轨迹跟踪控制算法研究

轨迹跟踪是机械臂控制的最终目的,针对机械臂仿真控制领域文本语言编程复杂、效率低等问题,构建了一种基于LabVIEW的四轴机械臂仿真控制平台,以Dobot机械臂为研究对象,使用Lagrange分析法构建动力学方程,并在LabVIEW中搭建了其仿真模型;还针对PID控制应用于非线性、强耦合、多变量的机器人系统时,其控制效果不理想的问题,设计了一种基于LabVIEW的模糊PID机械臂控制策略。通过LabVIEW仿真实验表明,该方法提高了控制精度,降低了系统的超调量和调节时间,大大缩短了开发周期。     

八自由度机械臂的轨迹跟踪控制

针对机械臂电液伺服系统,通过扩张状态观测器对整个系统的不确定性和扰动进行观测,在此基础上设计了一种串级自抗扰控制器。基于线性矩阵不等式得到了系统的观测矩阵和控制矩阵,并利用Lyapunov稳定理论对整个闭环系统的稳定性进行了分析和证明。根据实际参数基于MATLAB软件进行了仿真,数值仿真结果证明了该方法的有效性,与传统前馈PID算法的对比仿真结果证明了该方法的优越性。通过实验对所设计的控制器的可行性进行了验证。     

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...     

气动人工肌肉外骨骼机器人位置跟踪控制

针对以气动人工肌肉作为关节驱动器的外骨骼机器人关节位置跟踪控制问题进行了研究。首先,在动力学模型的基础上,设计了上层控制器,并结合自适应控制和滑模控制方法降低了动力学参数不准确和扰动项未知对外骨骼机器人的影响;其次,基于无模型方法设计了底层关节力矩控制器,调整外骨骼机器人的关节力矩;最后,针对上述控制方案设计仿真实验与外骨骼机器人的穿戴实验。结果表明,该控制方法对气动人工肌肉外骨骼机器人的关节位置跟踪控制是有效的。     

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。     

位置随动系统轨迹规划算法研究

位置随动若完全依靠伺服系统对目标信号的响应,则会产生加速度过大而超过系统的响应能力,出现系统的振动和抖动等现象,控制难度大。若系统能根据随动目标动态实时地进行运动轨迹规划,则系统运行会更加平滑,控制难度大大降低。把随动系统分为移动定目标随动和移动不定目标随动两类,提出用5次样条曲线规划移动定目标随动轨迹的通用算法,实现整个随动过程速度、加速度和加加速度的连续,从而使得随动跟踪运动非常地平滑;提出移动不定目标随动轨迹实时S曲线规划算法,实现随动目标轨迹实时地计算,使得系统在多段随动轨迹间切换时速度、加速度的连续,保证随动跟踪运动的平滑性。     

水下机械手分数阶积分滑模轨迹跟踪控制方法研究

针对未知有界外部干扰下水下机械手的轨迹跟踪问题,提出了一种分数阶积分滑模控制方法。该方法采用了基于分数阶积分滑模面的指数趋近律,考虑外部扰动,在模型中添加了外部扰动的近似估计项,使得系统可以实现快速收敛,且具有较强的抗干扰能力。利用李雅普诺夫理论证明了该方法的稳定性。对六自由度水下机械手的跟踪问题进行了仿真,结果表明,该控制方法具有良好的轨迹跟踪能力,且对外部干扰表现出良好的鲁棒性。     

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.     

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。     

纵向打滑状态下轮式移动机器人轨迹跟踪控制

针对轮式移动机器人纵向打滑状态下滑动参数未知的轨迹跟踪控制问题,提出了一种轨迹跟踪控制方法。建立了纵向打滑状态下移动机器人的运动学模型,用滑动 参数表示左右轮的打滑程度;设计合适的滑模观测器对未知的滑动参数进行估计,并通过低通滤波器减少抖振对估计结果产生的影响;基于Lyapunov直接法设计轨迹跟踪控制律,并提出了一种根据控制系统的极点分布确定控制参数的方法。仿真结果验证了所提方法的准确性和有效性。     

汽车发动机缸孔珩磨轨迹重构与精度控制

通过对汽车发动机缸孔珩磨头的运动轨迹的跟踪分析与重构,确定了珩磨头旋转速度、往复运动速度、下端停留时间、上下越程等主要运动参数的变化对珩磨头周向相位角的影响规律,重构磨粒运动轨迹轮廓,建立珩磨头运动参数与磨粒轨迹分布的映射关系模型。基于该模型,探索了控制珩磨轨迹分布的均匀性的看法,改善了缸孔珩磨精度。