基于自适应滑模控制的四轮全向移动机器人轨迹跟踪方法研究

针对四轮全向移动机器人动力学模型参数的不确定性以及外部扰动的影响,为提高其轨迹跟踪控制性能,提出了一种基于自适应滑模的四轮全向移动机器人轨迹跟踪控制方法。首先,基于驱动电机参数建立了机器人的动力学模型,在此基础上设计了一种自适应滑模轨迹跟踪控制器;其次,通过低通滤波器滤除轨迹跟踪控制器输出端的高频信号,同时为实现机器人动力学参数的在线估计,提出了一种参数自适应控制算法并利用RBF神经网络实时调整轨迹跟踪控制器的切换增益,以减小系统的抖振;最后,为验证所述方法的有效性,采用MATLAB进行了仿真实验。仿真结果表明,基于自适应滑模控制的四轮全向移动机器人轨迹跟踪方法可以较好地降低参数变化、外部扰动对系统的影响,能够减小系统的抖振,具有较好的抗干扰能力。     

球形机器人轨迹跟踪算法

典型的动态轨迹跟踪算法针对非完整移动机器人提出了一种系统框架,并且在模拟实验中展现了良好的跟踪性能。然而,该算法在2自由度摆球形机器人系统中并未同时实现位置和姿态的收敛。讨论了一种实用的球形机器人轨迹跟踪控制算法．着眼于位置与姿态的同时收敛。受跟踪引导模式的启发．提出了一种适用于球形机器人轨迹跟踪控制的模糊自适应控制方案,并通过MATLAB对提出的轨迹跟踪方法进行了有效性验证。     

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...     

基于Omni轮的全向移动机构的设计

为了实现在有限空间内进行任意方向运动,采用Omni轮的结构,设计了一种四轮全向移动机器人。选用F2812作为控制芯片,运用四轮全向控制的方法,得到所需的机器人的速度与轨迹,进行软硬件的设计,搭建了全向移动机器人,在实验中取得了良好的效果,满足对于机器人的控制要求,为轨迹跟踪控制的研究打下良好基础。     

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.     

基于正弦输入的球形机器人运动控制

球形移动机器人具有结构紧凑,动作灵敏,适合在缺少人为干预的恶劣环境中应用。由于球形移动机器人属于非完整约束系统,传统的运动控制理论在这种机器人上无法应用。论文首先介绍BHQ-1球形移动机器人机构和运动原理,其次根据欧拉角描述方法建立了球形机器人的运动学模型,并对输入量进行变换得到一个可用正弦输入进行控制的双链系统。最后利用正弦输入方法得到轨迹仿真图。     

一例非完整约束轮式移动机器人控制系统的设计

介绍了一例非完整约束轮式移动机器人机械结构及控制系统软硬件的设计。采用美国Cygnal公司新研制的C8051F005单片机作为机器人控制系统的CPU及瑞士MAXON公司的直流伺服电机作为双轮驱动单元,利用非完整约束条件和非完整约束运动规划原理,研制了一例非完整约束轮式移动机器人,该机器人可跟踪任意直线、圆弧曲线轨迹等,也可实现原地零半径旋转及任意轨迹运动。运动自主灵活。对直线及圆弧轨迹进行了跟踪实验。     

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。     

基于双DSPs架构的移动机器人运动控制系统的设计

为了提高移动机器人的运动性能,以全向轮移动平台作为机器人的运动机构,设计了一种基于双DSPs架构的移动机器人运动控制系统,系统硬件电路简洁、集成度高;轮速控制使用模糊自适应PID算法,实现了PID参数的自动整定,较好地实现了全向轮的速度控制.实验证明移动机器人运动快速灵活、可控性强.     

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。     

非完整移动机器人的双自适应神经滑模控制

针对非完整移动机器人轨迹跟踪控制问题,提出一种基于Backstepping运动学控制器与双自适应神经滑模鲁棒动力学控制的混合鲁棒控制算法.利用两个带自适应调节算法的径向基神经网络(Radial basis function neural network,RBFNN)分别计算滑模的等效控制部分和调节滑模控制的增益,不但解决了移动机器人的参数与非参数不确定性问题,同时也消除了在滑模控制中的输入抖振现象.设计过程采用Lyapunov方法,保证了控制系统的稳定与收敛.仿真结果表明了该方法的有效性,且在多种不确定性存在的情况下,该方法能较好地消除非完整机器人的跟踪误差.     

移动机器人的离散迭代学习控制

移动机器人是一个集环境感知、动态决策与规划、运动控制与执行等多种功能于一体的综合自动化系统,对移动机器人的运动轨迹跟踪静、动态特性的要求也越来越高。迭代学习控制是一种能够有效地处理重复跟踪控制问题或抑制干扰性问题,提高系统性能的先进控制方法,能在给定的时间范围内实现未知对象实际运行轨迹以高精度跟踪给定期望轨迹,且不依赖精确数学模型。建立了移动机器人的运动模型,将迭代学习控制应用于具有重复运动性质的移动机器人,完成了迭代学习控制结构和控制率设计,通过仿真可见,该系统稳定收敛,能实现移动机器人良好的轨迹跟踪。     

球—轮复合可变形机器人的结构设计与分析

设计一种将球形机器人与轮式机器人运动特点相结合的可变形移动机器人。该移动机器人可以适应多种复杂的地形环境,自身几何形状发生变化以实现球形和轮式机器人互换。球—轮复合型移动机器人的机构系统由可变形球壳、球体推进装置和轮式驱动装置组成。通过对可变形球壳的拉伸和收缩实现球形和轮式机器人之间的角色交换。运用理论推导和参数优化等方法对球—轮复合型移动机器人中的变形球壳、车轮、和驱动重摆的结构尺寸进行分析,并通过仿真试验验证了机构尺寸参数选择的合理性,为该复合型移动机器人的机构设计提供了理论依据。最后通过实物试验验证,证实了该移动机器人实现的可行性。     

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。     

新型八轮腿复合移动机器人动力学分析与控制

为了满足应急救援系统对移动机器人速度和地形适应能力的要求,设计了新型的八轮腿移动机器人。结构方面,机器人通过改变两副轮腿夹角实现姿态调整,并通过抬高轮腿结构实现越障,以此来提高地形通过能力。控制方面,利用劳斯方程建立机器人动力学模型,在利用滑模控制实现机器人轨迹跟踪过程中,为减小稳态误差,滑模控制的切换函数采用了积分形式;为了避免切换增益过大带来的抖振,利用积分增益实现切换增益的自调整。由仿真结果可知,机器人轨迹跟踪误差能以较小的超调和较快的速度趋近零。     

自适应模糊算法优化的足球机器人轨迹跟踪

为了提高足球机器人在运动控制过程中的轨迹跟踪性能和稳定性,将自适应模糊PID算法用于机器人运动控制环节中,对PID参数进行实时调整。建立足球机器人在场地上的控制系统模型,分析机器人在轨迹跟踪中由驱动方向、角度等时变因素导致的实际轨迹发生偏移的问题,分别在MATLAB-Simulink和SimRobot仿真平台对优化算法的性能进行仿真,同时与传统的PID控制进行对比。实验结果表明,自适应模糊PID算法相比传统的PID控制器在最大跟踪误差和平均跟踪误差方面分别减少20.18%和29.34%,同时提升了系统的稳定性。该控制算法提升了足球机器人的轨迹跟踪性能,满足机器人在运动过程中的动力学和控制要求,易于在工程中应用。     

球形机器人双闭环PID控制设计与仿真

针对球形机器人运动模型复杂,平衡控制实现困难等问题,设计了以自平衡双轮小车为运动核心的球形机器人,分析了系统运动特征。根据自平衡小车执行机构特点设计了一种改进型双闭环PID控制算法,解决了球形机器人的平衡及运动速度控制问题,并在MATLAB中对算法进行了仿真分析,得出偏转角以及转速关系曲线。系统实验与仿真结果表明,改进型PID控制算法对球形机器人的运动控制效果良好,可以实现控制要求。     

基于智能蚁群算法的移动机器人轨迹规划

为了提高移动机器人工作效率,减小能量损耗,优化机器人运动轨迹。建立了移动机器人运动学模型,在此基础上提出了一种智能蚁群算法的机器人误差补偿轨迹优化方法。通过蚁群搜索算法对关节空间内的驱动轮进行轨迹优化,从而实现移动机器人轨迹规划过程中的误差补偿轨迹优化。仿真结果表明,所提出的方法能够有效对机器人误差进行补偿,实现了机器人运动过程中的轨迹跟踪,保证了机器人的运动精度。     

轮式移动焊接机器人输出反馈线性化控制

针对目前基于运动学模型的焊缝跟踪控制已经不能满足焊缝跟踪的高精度要求的问题,以一种后两轮差速驱动的5自由度轮式移动焊接机器人为对象,给出其动力学模型及其输出反馈线性化的过程,并提出一种基于此动力学的轮式移动焊接机器人路径跟踪控制方法。建立轮式移动机器人具有非完整力学系统形式的动力学模型,并推导出对应的状态反馈精确线性化模型。在此线性化模型基础上,考虑机器人动力学模型参数的不确定性,利用滑模变结构控制方法来设计动力学控制规律,选取线性切换函数和指数趋近律,设计滑模变结构控制器。并利用Lyapunov稳定性理论证明系统的稳定性且跟踪误差收敛,满足了移动机器人的轨迹跟踪要求,且具有设计方法简单、鲁棒性强的特点。通过仿真验证所提控制律的有效性和正确性。     

六足机器人的动力学建模与鲁棒自适应PD控制

分析了六足机器人的运动学特性,建立了摆动腿的动力学模型并采用鲁棒自适应PD控制算法对各关节位置和速度进行了轨迹跟踪仿真研究。首先,根据六足机器人的结构特点定义了机体坐标系及各腿跟关节坐标系,建立了单腿运动学D-H模型,运用数值仿真软件对足端运动空间进行了仿真研究。其次,运用拉格朗日方法建立了六足机器人摆动腿的动力学模型,并对其进行了规范化处理。最后,采用鲁棒自适应PD控制算法对六足机器人的关节位置、速度进行了轨迹跟踪控制的仿真研究。仿真结果验证了该算法对此类机器人关节位置、速度轨迹跟踪控制的有效性。