神经网络PID 控制的机器人视觉反馈跟踪

探讨针对视觉空间的非完整移动机器人的跟踪控制问题。在不校准摄像机视觉参数的情况下,利用视觉反馈得到的信息,设计出非完整移动机器人轨迹跟踪的神经网络控制器。将BP网络与PID控制相结合,避免复杂的公式推导,解决参数不校准下的控制问题,并很好的实现跟踪。仿真结果证明了文中方法的有效性。     

基于全局视觉的轮式移动机器人轨迹跟踪控制

将视觉伺服控制思想引入到全局视觉条件下的轮式移动机器人轨迹跟踪控制中,提出一种基于消除图像特征误差的控制方法.讨论并推导了包含电机模型的非完整移动机器人动力学方程,设计了鲁棒速度跟踪控制器.实验结果证明了文中方法的有效性.􀁱     

不确定非完整移动机器人的轨迹跟踪控制

具有未校准视觉参数的非完整移动机器人的运动学系统具有参数不确定性,较一般的运动学系统更加复杂.基于视觉反馈、Barbalat's定理和Lyapunov直接方法,研究了具有未标定摄像机参数的非完整移动机器人的轨迹跟踪问题.首先,利用固定在天花板上的针孔摄像机透视投影模型,提出了一种新的基于视觉伺服的移动机器人运动学跟踪误差模型;基于这个模型,提出了一种新的与未知视觉参数无关的动态反馈跟踪控制器.该控制器不仅保证系统的状态渐近跟踪给定参考轨迹,而且控制器是全局的,通过Lyapunov方法严格证明了闭环系统的稳定性.在惯性系和图像坐标系下讨论跟踪问题,使问题变的简单且设计的控制器更加有用.最后,仿真结果证实了所提出的控制器的有效性.     

基于遗传算法的最优模糊控制器在非完整移动机器人轨迹跟踪？…

本文研究非完整移动机器人的轨迹跟踪控制问题。采用基于遗传算法的模糊控制方法,使规则得到优化,有效地改善了控制性能,仿真实例表明这种方法是可行的。     

具有未知视觉参数的非完整移动机器人的自适应动态反馈跟踪控制

基于视觉反馈和标准链式形式,研究了一类不确定非完整移动机器人的轨迹跟踪控制问题.首先,利用针孔摄像机模型,提出了一种新的基于视觉伺服的移动机器人运动学跟踪误差模型.基于这个模型,在具有不确定视觉参数的情形下,利用back-stepping技术,设计出了一种新的自适应动态反馈跟踪控制器,实现了全局渐近的轨迹跟踪,并通过李亚普诺夫方法严格证明了闭环系统的稳定性和估计参数的有界性.仿真结果证明了所提出的控制器的有效性.     

移动机器人路径追踪的模糊控制方法研究

移动机器人的智能控制技术是基于机器视觉的移动机器人自主导航的关键技术之一.本文模仿人工智能驾驶行为,提出了移动机器人运动控制的模糊控制方法,并介绍了该控制器的结构组成和设计过程.提出的模糊控制方法可以保证机器人准确高效的完成路径跟踪任务,并且具有良好的鲁棒性.仿真试验证实了该方法的有效性和可行性.     

含未标定摄像机参数的非完整移动机器人的自适应动力学跟踪控制

结合一类非完整移动机器人的运动学模型和链式转换,在质心与几何中心重合的情况下,研究含有未知参量的非完整移动机器人的跟踪控制问题.首先,利用针孔摄像机模型提出一种基于视觉伺服的运动学跟踪误差模型;然后在此模型下,将动态反馈、Back-stepping技巧与自适应控制相结合,设计一个区别于以往处理方法、含有两个动态反馈的自适应跟踪控制器,从而实现动力学系统的全局渐近轨迹跟踪,并通过李亚普诺夫方法严格证明闭环系统的稳定性和估计参数的有界性;最后,利用Matlab仿真验证所提出的控制器的有效性.     

具有未校准视觉参数的移动机器人的跟踪控制

基于未校准视觉反馈的非完整运动学系统具有参数不确定性,较一般的运动学系统更加复杂.根据视觉反馈和非完整移动机器人的链式标准形式,研究了具有未标定摄像机视觉参数的移动机器人的轨迹跟踪控制问题.利用固定在天花板上的摄像机系统提出运动学跟踪误差模型,并对该误差系统模型提出了一种动态反馈跟踪控制器;对具有不确定机械参数的动力学模型,提出一种自适应力矩控制器,该控制器保证了实际机器人状态渐近跟踪给定的参考轨迹,并通过Lyapunov方法严格证明了整个闭环系统的稳定性.仿真结果证实了所提出的控制器的有效性.     

具有未知参数的机器人-摄像机系统的自适应动态反馈跟踪控制

研究了不确定非完整移动机器人系统的跟踪问题.首先,基于视觉反馈和状态输入变换,展示了一种非完整移动机器人运动学系统的不确定链式模型.基于反步法思想和跟踪误差系统结构,给出了两个重要的新变换.然后运用李雅普诺夫直接方法和扩展巴巴拉引理设计了自适应控制律和动态反馈鲁棒控制器,以实现理想轨迹的跟踪控制.严格证明了闭环误差系统的渐近收敛性.最后,仿真结果证实了提出的控制策略有效.     

含未校准摄像机参数的非完整移动机器人自适应动态反馈跟踪控制

研究基于视觉伺服的不确定非完整移动机器人的跟踪控制问题.基于视觉反馈和状态输入变换,提出一类非完整运动学系统的不确定模型,并运用两个新的变换,对3种不同情况分别设计自适应动态反馈控制器来跟踪不确定系统的期望轨迹.利用李雅普诺夫方法和推广的Barbalat引理,严格证明了误差系统的收敛性.仿真结果验证了所提方法的有效性.     

控制受限的移动机器人鲁棒跟踪控制器设计

研究了非完整移动机器人动力学模型中带有参数不确定和控制受限的鲁棒轨迹跟踪控制器的设计问题.在建立移动机器人的全动态误差模型的基础上,应用滚动时域控制(RHC)和线性矩阵不等式(LMIs)方法,设计了鲁棒跟踪控制器,在满足非完整和控制约束的条件下,实现了机器人位置,导向角以及速度的同时渐近跟踪.系统稳定性的充分条件以LMI的形式给出.仿真结果验证了提出方法的可行性和有效性.     

The leader-follower formation control of nonholonomic mobile robots

In this paper, the leader-waypoint-follower formation is constructed based on relative motion states of nonholonomic mobile robots. Since the robots’ velocities are constrained, we proposed a geometrical waypoint in cone method so that the follower robots move to their desired waypoints effectively. In order to form and maintain the formation of multi-robots, we combine stable tracking control method with receding horizon (RH) tracking control method. The stable tracking control method aims to make the robot’s state errors stable and the RH tracking control method guarantees that the convergence of the state errors tends toward zero efficiently. Based on the methods mentioned above, the mobile robots formation can be maintained in any trajectory such as a straight line, a circle or a sinusoid. The simulation results based on the proposed approaches show each follower robot can move to its waypoint efficiently. To validate the proposed methods, we do the experiments with nonholonomic robots using only limited on-board sensor information.     

Robust finite-time tracking control of nonholonomic mobile robots without velocity measurements

The problem of robust finite-time trajectory tracking of nonholonomic mobile robots with unmeasurable velocities is studied. The contributions of the paper are that: first, in the case that the angular velocity of the mobile robot is unmeasurable, a composite controller including the observer-based partial state feedback control and the disturbance feed-forward compensation is designed, which guarantees that the tracking errors converge to zero in finite time. Second, if the linear velocity as well as the angular velocity of mobile robot is unmeasurable, with a stronger constraint, the finite-time trajectory tracking control of nonholonomic mobile robot is also addressed. Finally, the effectiveness of the proposed control laws is demonstrated by simulation.     

Adaptive output feedback tracking control of a nonholonomic mobile robot

An adaptive output feedback tracking controller for nonholonomic mobile robots is proposed to guarantee that the tracking errors are confined to an arbitrarily small ball. The major difficulties are caused by simultaneous existence of nonholonomic constraints, unknown system parameters and a quadratic term of unmeasurable states in the mobile robot dynamic system as well as their couplings. To overcome these difficulties, we propose a new adaptive control scheme including designing a new adaptive state feedback controller and two high-gain observers to estimate the unknown linear and angular velocities respectively. It is shown that the closed loop adaptive system is stable and the tracking errors are guaranteed to be within the pre-specified bounds which can be arbitrarily small. Simulation results also verify the effectiveness of the proposed scheme.     

基于模糊CMAC的移动机器人轨迹跟踪控制

针对受非完整约束的移动机器人的轨迹跟踪问题,提出了一种基于模糊CMAC的轨迹跟踪控制策略。该策略利用模糊CMAC神经网络逼近移动机器人动力学模型的非线性和不确定,同时与速度误差结合起来构成力矩控制器,并用滑模项来补偿不确定性扰动对系统的影响。李亚普诺夫稳定性定理保证了系统的稳定性和跟踪误差的渐近收敛,仿真结果进一步验证了所提方法的有效性。     

Formation tracker design of multiple mobile robots with wheel perturbations: adaptive output-feedback approach

This paper presents a theoretical design approach for output-feedback formation tracking of multiple mobile robots under wheel perturbations. It is assumed that these perturbations are unknown and the linear and angular velocities of the robots are unmeasurable. First, adaptive state observers for estimating unmeasurable velocities of the robots are developed under the robots’ kinematics and dynamics including wheel perturbation effects. Then, we derive a virtual-structure-based formation tracker scheme according to the observer dynamic surface design procedure. The main difficulty of the output-feedback control design is to manage the coupling problems between unmeasurable velocities and unknown wheel perturbation effects. These problems are avoided by using the adaptive technique and the function approximation property based on fuzzy logic systems. From the Lyapunov stability analysis, it is shown that point tracking errors of each robot and synchronisation errors for the desired formation converge to an adjustable neighbourhood of the origin, while all signals in the controlled closed-loop system are semiglobally uniformly ultimately bounded.