基于前馈补偿PID控制的轮式机器人轨迹跟踪

轮式机器人属于非线性欠驱动系统,针对传统PID控制在其运行过程中控制效果不佳的问题,提出基于前馈补偿的PID控制方案。在轮式机器人数学模型的基础上,完成了轮式机器人位置控制规律及姿态控制规律的设计,有效提高了轨迹跟踪控制效果。通过软件仿真对所设计的控制方案进行测试,最终的仿真结果表明:轮式机器人能快速达到目标位置,并保持前进方向的目标值,在有不可控干扰的情况下,控制器有效实现了轮式机器人轨迹跟踪控制。     

基于模糊PID线控转向系统前轮转角控制

转向系统是乘用车的重要性能指标之一,它关系到整车的操纵稳定性以及舒适性.通过对乘用车线控转向系统结构、原理进行分析,建立了基于Simulink与CarSim的汽车线控转向系统联合仿真模型,将模糊理论应用到前轮转角控制策略中,并在整车动力学模型的基础上,设计模糊PID控制器,用于前轮转角控制.仿真结果表明:汽车低速行驶时,较小方向盘转角能实现较大的前轮转角变化,其传动比较小,驾驶员转向轻便;而高速行驶时,需要较大的方向盘转角实现前轮转角变化,传动比较大,可有效防止汽车高速抖动,提高汽车操纵的稳定性.     

自适应模糊PID控制在烧结过程中的应用

烧结过程具有大时滞、参数不确定性等特性，仅利用常规PID控制很难使烧结过程中的各项性能指标满足工艺要求．针对这一情况，本文提出了一种参数白适应的模糊PID控制器．该控制器的参数调整采用确定性的模糊调整规则，不但使控制器的设计易于实现而且具有很强的适应性和鲁棒性．仿真结果表明，该控制器能够对烧结过程进行有效控制．     

基于模糊PID下肢外骨骼机器人的控制技术

为研究下肢外骨骼机器人控制技术对轨迹跟踪的影响规律,首先对下肢外骨骼机器人进行结构设计,基于MSC.ADAMS软件建立了外骨骼机器人模型;借助模糊PID控制方法研究下肢外骨骼控制方法,分别研究了传统PID与模糊PID控制技术对外骨骼控制的影响规律;利用MATLAB与MSC.ADAMS实现了对外骨骼运动控制的联合仿真,并...     

内模PID控制器在智能车转向系统中的应用及仿真

针对智能车转向系统中模糊PID控制器参数调节复杂、适应能力较弱等问题,在分析内模控制与PID控制的内部对应关系的基础上,综合内模控制与模糊PID控制的优点,采用一种基于内部模型的PID控制器对系统进行控制．通过控制器在线仿真比较表明：内部模型的PID控制器不论在系统阶跃响应还是扰动跟踪等控制结果上均能到达模糊PID控制的要求,同时降低了参数设计的复杂性和随机性．     

模糊PID精确控制机器人艾灸温度研究与应用

为准确控制艾灸体表皮肤温度,提高艾灸疗效,基于艾灸机器人设计一套智能艾灸温度控制系统,采用模糊PID控制算法稳定控制艾灸体表皮肤温度。结果表明,系统温度误差在 ± 0.4 ℃范围内波动,最大超调量小于1.3 ℃。与常规PID控制系统相比,基于模糊PID的智能艾灸温度控制系统的温度超调更小,稳定时间更快,控温精度更好,提高了患者舒适度。     

自适应模糊PID控制在ATM网络流量控制中的应用

针对ATM网络中的可用比特率(ABR)业务,应用自适应模糊PID控制方法,探索了实际网络中可行的控制机制和策略,并分析了在有不同回路时延的情况下闭环系统的稳定性,进而给出了各个参数的确定方法。仿真结果表明在合适的参数组合下,系统具有很好的自适应能力和动态性能,保证了ATM网络的服务质量。     

基于Simulink的下肢外骨骼机器人模糊PID控制与仿真分析

为研究下肢外骨骼的轨迹跟踪控制,结合人体生物学特点及户外助力要求,设计了一款可穿戴式下肢外骨骼机器人。针对PID控制在轨迹跟踪时无法消除扰动的问题,为实现下肢外骨骼的柔顺控制,设计了一种模糊PID控制算法。首先在Solid Works上进行外骨骼结构设计,然后将外骨骼模型导入Simulink中搭建动力学仿真模型,对髋、膝、踝六关节驱动输入正常人体行走的力矩信息,在仿真模型中分别用普通PID控制器与模糊PID控制器对比控制效果,并对比了步态输入曲线与实际跟踪曲线。通过仿真结果对比可知,模糊PID控制相较于普通PID控制具有响应速度快、抗干扰能力强等优点。     

液压四足机器人的自适应模糊PID控制

为提高液压四足机器人的控制性能和足端轨迹跟踪效果,将自适应模糊PID算法用于机器人腿关节控制,并对PID参数进行实时增量调节.建立阀控非对称缸系统的数学模型,分析其伸出和缩回运动时由非线性、参数时变等因素导致的控制问题,利用AMESim-Simulink联合仿真模型对算法的控制效果进行了仿真,并在单腿试验平台上进行了实物样机测试.结果表明:自适应模糊PID算法的控制效果在减小调节时间、抑制干扰等方面相比常规PID有较大改善.该控制算法提高了机器人的动态跟踪性能,易于工程应用,有利于机器人的运动控制.     

模糊PID在管道机器人电缆恒张力控制中的应用

针对管道机器人电缆的恒张力控制,在采用常规的PID控制器的基础上,利用模糊PID控制算法,实现PID控制参数的自动调整。利用Matlab软件对模糊PID控制系统在阶跃信号下的响应进行仿真。实验结果表明,控制系统在一个固定的张力值下,电机的电流值保持恒定,即电机转矩恒定,可以保证电缆的恒张力控制。模糊PID控制算法具有动态响应快,稳态精度高等优点,能够达到系统控制要求。     

摄像机模型下非完整移动机器人的自适应镇定

基于摄像机视觉反馈的方法,针对摄像机视觉参数未知及移动机器人质心和几何中心不重合且质心几何中心距离未知情况下,提出了一种不连续反馈控制律,并利用自适应技术对其进行修正,在证明时创新性地加了一个状态作为补充,最终证明了提出的控制律能使该视觉反馈系统下移动机器人的各状态由任意的初始状态指数收敛到原点,并利用MATLAB仿真验证了所设计控制器的有效性。     

移动机器人智能避障算法仿真研究

针对轮式移动机器人运动过程中避免碰撞固定障碍物的问题,提出了一种基于预先检测位置的智能控制算法。该算法以障碍物边预先检测位置为运行过程的子目标,通过经由各子目标,实现移动机器人绕行障碍物,避免碰撞的目的。仿真结果显示:使用此智能控制算法,移动机器人能够实现平稳绕行障碍物,到达最终目的地。     

配置机械手的轮式移动机器人目标物体跟踪与抓取

针对配置机械手的室内轮式移动机器人目标物体识别、跟踪和抓取问题,采用一种目标物体识别和机器人定位的方法,利用一种基于模糊控制的轮式移动机器人视觉伺服跟踪控制的方法。针对机器人目标识别跟踪及抓取过程中受环境条件变化的影响,采用HSI颜色模型和基于阈值的区域分割的图像处理方法可以完成目标颜色物体的快速准确识别。基于云台摄像机角度信息的机器人小车目标定位方法和模糊控制理论,设计了模糊跟踪控制器,使机器人输出合适的线速度和角速度,能够实现机器人目标跟踪,使移动机器人趋近目标物体位置,并完成机械手目标物体抓取任务。仿真和实时实验结果表明：所设计的系统具有良好的目标物体识别、跟踪和准确抓取目标的能力。     

基于惯性导引的轮式移动机器人的无线控制

移动机器人控制技术的研制是提高我国机器人关键技术的迫切需求。通过理论分析、制定正确的通信协议并结合大量试验,最终实现了移动机器人的无线控制。     

基于模型不确定补偿的轮式移动机器人反演复合控制

针对轮式移动机器人存在模型不确定性、非线性以及未建模的动态特性等因素,严重影响系统轨迹跟踪的稳定性和精确性,提出一种基于系统模型不确定性补偿的反演复合控制策略。基于非完整轮式移动机器人的运动学模型,采用反演控制思想以及李雅普诺夫稳定性判据设计轨迹跟踪的虚拟速度控制量,作为系统的持续激励输入。考虑轮式移动机器人具有模型不确定性和外部有界力矩干扰,根据轮式移动机器人的动力学模型推导得到系统不确定项,并采用具有高度非线性拟合特性的神经网络对其估计,得到模型的力矩控制量,且由李雅普诺夫稳定性分析得到不确定项的自适应律,实现自调整和实时轨迹跟踪。对比仿真表明,该复合控制策略能自适应的跟踪期望轨迹,与单一的反演控制、模型不确定性补偿控制策略、传统PID控制相比,均具有更好的鲁棒性和高的跟踪精度。     

基于模糊PID卡尔曼滤波的多传感信息融合移动机器人定位研究

当工业移动机器人处于复杂工作环境中,其信息序列误差随各量测噪声特性的变化而增大,若使用卡尔曼滤波器进行多传感信息融合则很难做到实时测量和调整,融合后的误差也随之倍增。为解决此问题,在卡尔曼滤波融合前引入增量式模糊自适应PID控制,通过模糊规则设计,改善滤波噪声方差,对融合信息进行限制,并对限制后的速度信号和加速度信号进行融合,从而提高控制精度。MATLAB系统仿真显示,所设计的控制器对多传感器的信息融合效果良好。     

控制受限的非完整轮式移动机器人滚动优化镇定控制

研究了存在控制量约束的非完整轮式移动机器人的镇定控制问题.针对笛卡尔坐标下的机器人动力学模型,选取加权矩阵,给出了滚动优化控制的仿真结果.为了消除位置坐标之间的耦合关系,通过坐标变换获得极坐标下动力学描述并进行了仿真,与笛卡尔坐标系下的结果相比,控制性能有较大的提高.     

汽油机怠速控制策略仿真与实验研究

为了提高发动机怠速过程的稳态和动态特性,采用MATLAB/Simulink软件对发动机怠速系统进行了模拟仿真,研究了模糊控制理论在发动机怠速控制中的应用,根据3种不同控制策略的控制结果的对比,得出了采用PID与模糊控制相结合的复合控制策略控制效果最佳的结论.实验与仿真结果表明,该控制策略不仅提高了汽油机怠速的稳定性,而且降低了怠速时转速的波动幅度.     

高速移动平台横向运动自抗扰控制研究

采用自抗扰控制(ADRC)方法,对高速轮式车辆和机器人等移动平台的横向运动控制技术进行了研究.首先给出带约束的平台横向运动数学模型,对ADRC进行简要介绍;然后将模型变换为两个仿射型的子系统模型的串联,并针对高速运行要求分别设计两个子系统的ADRC控制器;最后在平台参数摄动和道路扰动的环境下进行仿真.结果表明,ADRC控制器能够在0～40m／s速度范围内控制平台完成平稳和高精度的横向运动.本研究可为高速高机动移动平台的工程化设计提供指导.     

基于双功率流差速转向履带车辆关键参数研究

为了适应复杂环境和非结构化地形,提出一种具有平衡摇臂的双功率流差速转向的履带车辆动力底盘.该履带车能够实现调节地隙、自适应路面、障碍物跨越、灵活的姿态调节和稳定的姿态保持以及轮履复合的设计要求.确定了具有差速转向机构的履带车辆的总体构型方案,根据驱动力和行驶阻力的平衡建立了行驶模型,根据履带车辆爬坡角度和爬坡速度,建立了爬坡时所需功率模型,以此为基础,确定了移动机器人爬坡时驱动电机最大功率与最大爬坡度和爬坡时的车速之间的关系,分析和计算了履带车辆直线行驶电机、转向行驶电机、摆臂调节电机的功率,推导出了转向时内外侧履带所受的转向阻力矩,并确定了车辆对质心总转向阻力矩.该研究成果为履带车辆的样机研制和试验提供了理论依据和研究手段.