非完整移动机器人的有限时间跟踪控制算法研究

对非完整移动机器人的有限时间轨迹跟踪控制问题进行讨论．与基于非连续状态反馈的传统有限时间控制算法相比,基于连续状态反馈的有限时间控制算法更适合于控制工程应用．利用该连续系统有限时间控制技术,设计一种连续的状态反馈跟踪控制算法．使得对角速度为非零常数的期望轨迹,非完整移动机器人能够实现全局跟踪,并能在有限时间内完全跟踪上期望轨迹．仿真结果表明了该方法的有效性．     

非完整移动机器人的神经网络鲁棒自适应控制

在非完整移动机器人轨迹跟踪问题中,针对机器人运动学与动力学模型的参数和非参数不确定性,提出了一种混合神经网络鲁棒自适应轨迹跟踪控制器,该控制器由运动学控制器和动力学控制器两部分组成;其中,采用了参数自适应的径向基神经网络对运动学模型的未知部分进行了建模,并采用权值在线调整的单层神经网络和自适应鲁棒控制项构成了动力学控制器;基于Lyapunov方法的设计过程保证了系统的稳定性和收敛性,仿真结果证明了算法的有效性。     

非完整移动机器人的人工势场法路径规划

基于人工势场的移动机器人路径规划方法在最近20多年里受到了广泛关注.然而研究者主要将目光集中于解决其各种理论问题,在研究中大都将机器人看作无约束的质点或刚体,通常无法直接应用于受到非完整约束限制的轮式移动机器人.针对人工势场法在轮式移动机器人上的实现问题,本文对两种已有实现方法进行了理论分析,指出其存在目标不可达的隐患和无法在不同环境下兼顾路径规划性能的问题,并提出一种基于模糊规则的新方法,通过在不同的情况下调整控制方式和参数解决前述问题.仿真研究表明,该方法在保证目标可达的前提下能够在多种环境中获得更好的总体规划性能.     

非完整轮试移动机器人的轨迹跟踪滑模控制

由于轮式移动机器人的非完整性质和运动受限性质,它的轨迹跟踪已经成为一类具有挑战性的控制问题.针对一个可以在医院环境中执行护理任务的室内移动机器人-护士助手机器人,提出一种轮式移动机器人的轨迹跟踪滑模控制方法.由移动机器人在极坐标系中的运动学方程出发设计一个滑模控制器,进而提出了一种新的滑模控制方法,解决了在极坐标系中关于运动学的跟踪问题.分析了此方法的稳定性和执行性能,并且通过仿真证明这个控制方法的实际应用的有效性.     

非完整移动机器人的轨迹跟踪控制研究

为削弱非移动机器人系统中由滑模控制引起的抖搌现象,提出一种反演设计方案,设计出具有全局渐进稳定的控制器。通过构造中间虚拟控制量和虚拟反馈函数对控制器进行设计,并对稳定性进行分析。满足了移动机器人轨迹跟踪控制要求,且具有设计方法简单,鲁棒性强的特点。仿真试验验证了控制器的正确性和有效性。     

非完整移动机器人的轨迹跟踪控制

讨论基于运动学模型的非完整移动机器人的轨迹跟踪控制问题。在一定的假设条件下实现了全局指数跟踪,该假设允许参考模型角速度和平移速度均趋于零,并将该方法推广到 动力学模型。仿真例子证明了该方法的有效性。     

轮式移动机器人非完整运动规划的遗传算法

本文讨论轮式移动机器人非完整运动的最优规划问题。利用系统的非完整特性 ,将轮式移动机器人运动规划转化为非线性系统最优控制问题。在最优控制中引入遗传算法 ,替代传统的牛顿迭代方法 ,提出基于遗传算法的非完整运动规划最优控制数值方法。通过仿真计算 ,验证了该方法的有效性和可行性。     

考虑动力学模型的非完整移动机器人运动规划

针对非完整移动机器人,在运动学和动力学约束条件下提出了一种运动规划方法.在工作环境已知情况下,根据移动机器人的动力学模型和无打滑非完整运动约束条件,采用立方螺线对规划的路径光滑化,从而使得移动机器人易于跟踪所规划的路径,同时考虑了移动机器人速度的限制.最后采用Matlab对该算法进行了数值仿真,结果表明该方法是有效的.     

受非完整约束移动机器人的跟踪控制

讨论受非完整约束移动机器人运动学模型和动力学模型的跟踪控制问题.通过把它们化成统一的标准型,提出了新的动态跟踪控制器.这些控制器具有维数低和没有奇异点的优点.仿真结果表明了所提出控制方法的有效性.     

基于混沌反控制的动态路径规划研究

针对移动机器人在动态环境中常遇到的非最优路径问题,提出了基于混沌反控制并具有一定预测能力的路径规划算法。算法结合神经网络和距离传播模型,无需先验知识并且能适应动态不确定环境。通过在关键位置控制机器人进行混沌运动,可以减少等距情况下随机选择所造成的非最优路径出现的几率。在目标振荡运动且速度快于机器人的情况下,通过分析目标的轨迹和方向可以预测目标的短期运动趋势,进而实现有效追踪。仿真结果表明该算法对于减少非最短路径和路径中的尖点具有一定的作用,对于追踪速度较快的目标也有较大的成功率。     

Practical and flexible path planning for car-like mobile robot using maximal-curvature cubic spiral

This paper presents a nonholonomic path planning method, aiming at taking into considerations of curvature constraint, length minimization, and computational demand, for car-like mobile robot based on cubic spirals. The generated path is made up of at most five segments: at most two maximal-curvature cubic spiral segments with zero curvature at both ends in connection with up to three straight line segments. A numerically efficient process is presented to generate a Cartesian shortest path among the family of paths considered for a given pair of start and destination configurations. Our approach is resorted to minimization via linear programming over the sum of length of each path segment of paths synthesized based on minimal locomotion cubic spirals linking start and destination orientations through a selected intermediate orientation. The potential intermediate configurations are not necessarily selected from the symmetric mean circle for non-parallel start and destination orientations. The novelty of the presented path generation method based on cubic spirals is: (i) Practical: the implementation is straightforward so that the generation of feasible paths in an environment free of obstacles is efficient in a few milliseconds; (ii) Flexible: it lends itself to various generalizations: readily applicable to mobile robots capable of forward and backward motion and Dubins’ car (i.e. car with only forward driving capability); well adapted to the incorporation of other constraints like wall-collision avoidance encountered in robot soccer games; straightforward extension to planning a path connecting an ordered sequence of target configurations in simple obstructed environment.     

改进遗传算法在移动机器人全局路径规划中的应用

针对应用遗传算法进行移动机器人全局路径规划时遇到的早熟收敛和收敛速度慢等问题,提出一种基于定长二进制路径编码方式的改进遗传算法。研究此编码方式下的改进遗传操作,采用比例阈值自适应((N+K,N)+N)双种群进化策略,有效提高了算法收敛速度和全局寻优能力。仿真实验表明了该算法的有效性。     

移动机器人模糊逻辑控制系统避障研究

本文对全区域覆盖的局部路径规划,采用了一种模糊控制算法,利用模糊控制算法自身所具有的鲁棒性和基于生物学上的感知一动作的行为相结合。对于移动机器人的避障系统提出了充分接近障碍的避障策略,并对相关理论和实现方法作了深入的研究。     

一种移动机器人的路径规划算法

本文提出一种移动机器人路径规划最短切线路径算法。依据此算法,机器人能顺利地避开障碍物到达目标位置,其原理简单,计算快捷,容易实现。仿真结果验证了它的有效性和实用性。     

基于向量场的移动机器人动态路径规划

由于简洁、高效等优点,人工势场法已应用于自主移动机器人的在线实时路径规划,并受到广泛关注.目前,人工势场法在处理静态环境、动态匀速环境下的路径规划方面已有许多成果,但是,机器人在全变速环境下进行在线实时路径规划时,会出现路径冗余、避碰不及等现象.为此,将目标关于机器人的相对加速度因素引入引力势场函数中;在斥力势场函数的基础上融合避碰预测、减速避障策略;最终,机器人能够避免大量无谓避障,当与障碍物相对速度较大时能提前避障,且快速跟踪到目标.仿真结果验证了所提方法的有效性.     

Global output-feedback path tracking of unicycle-type mobile robots

We present an output-feedback controller that forces the output (position and orientation) of a unicycle-type mobile robot to track a predefined path. A coordinate transformation is first derived to cancel the velocity quadratic terms. An observer is then designed to globally exponentially/asymptotically estimate the unmeasured velocities. The controller synthesis is based on Lyapunov's direct method and the backstepping technique. Our proposed controller works for both internally damped and un-damped cases. Simulations illustrate the soundness of the proposed controller.