戶外輪式移動(dòng)機(jī)器人的智能運(yùn)動(dòng)控制方法研究.pdf

1、輪式移動(dòng)機(jī)器人是一個(gè)集周圍環(huán)境感知、路徑規(guī)劃導(dǎo)航和決策、運(yùn)動(dòng)控制與執(zhí)行等各種功能于一體的綜合系統(tǒng)。輪式移動(dòng)機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)動(dòng)靈活，在許多領(lǐng)域都應(yīng)用廣泛。當(dāng)輪式移動(dòng)機(jī)器人在戶外運(yùn)動(dòng)時(shí)，不可避免地會(huì)受到比在室內(nèi)運(yùn)動(dòng)更多不確定的干擾，諸如外部擾動(dòng)、負(fù)載變化及死區(qū)等，都會(huì)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成影響。因此如何克服這些干擾，是提高戶外輪式移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制性能的關(guān)鍵。
　　 本文從輪式移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性出發(fā)，通過利用一種基于路徑偏差的運(yùn)動(dòng)

2、學(xué)模型，設(shè)計(jì)了模糊自適應(yīng)的死區(qū)補(bǔ)償方法，在此基礎(chǔ)上，針對(duì)輪式移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程的參數(shù)攝動(dòng)和外部擾動(dòng)的控制問題，研究多模態(tài)控制和模糊PID控制相結(jié)合的運(yùn)動(dòng)控制方法，以進(jìn)一步改善運(yùn)動(dòng)控制的動(dòng)態(tài)性能。主要工作包括：
　　 首先，根據(jù)輪式移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與位移和角度偏差關(guān)系的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，得到本文研究的輪式移動(dòng)機(jī)器人的傳遞函數(shù)，并對(duì)系統(tǒng)的死區(qū)特性進(jìn)行了分析。
　　 其次，通過分析未知的系統(tǒng)死區(qū)對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制的影響，根據(jù)輪式移

3、動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)特性，使用模糊控制的方法并結(jié)合在線估計(jì)死區(qū)的方法對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行自適應(yīng)的死區(qū)補(bǔ)償。運(yùn)用李亞普洛夫穩(wěn)定性理論對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性分析，證明了機(jī)器人系統(tǒng)跟蹤誤差的收斂性。仿真分析表明，文中方法對(duì)未知的死區(qū)能夠起到有效的補(bǔ)償作用，其快速性和準(zhǔn)確性均優(yōu)于未加模糊白適應(yīng)的死區(qū)補(bǔ)償器的控制方法。
　　 然后，針對(duì)戶外輪式移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)過程中存在參數(shù)攝動(dòng)和外部擾動(dòng)等因素影響，從輪式移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性出發(fā)，根據(jù)輪式移動(dòng)機(jī)器人輸出誤