移動機器人的路徑跟蹤控制.pdf

1、本文研究輪式移動機器人的路徑跟蹤控制方法及其實現(xiàn)技術(shù)。本文應(yīng)用廣義預測控制算法、參數(shù)估計及濾波的相關(guān)理論對移動機器人的路徑跟蹤控制及定位問題進行了研究,提出了適用于輪式機器人的路徑跟蹤控制及定位的算法,設(shè)計了相應(yīng)的硬件系統(tǒng),并通過移動機器人場地實驗研究了輪式機器人的路徑跟蹤控制。首先,在環(huán)境全部已知的情況下,對移動機器人進行物理和數(shù)學建模。由于輪式移動機器人非完整性運動系統(tǒng)屬于非線性系統(tǒng),本文通過將系統(tǒng)在工作點處進行Taylor展開,舍

2、去高階項后獲得非線性系統(tǒng)的近似線性模型。線性系統(tǒng)的廣義預測控制采用多步預測、滾動優(yōu)化和反饋校正等策略,控制模型的參數(shù)少,且保留了自適應(yīng)控制方法的優(yōu)點。Smith預估控制算法的引入,將滯后環(huán)節(jié)置于反饋回路外面,改善了系統(tǒng)的響應(yīng)性能。經(jīng)仿真實驗證明,系統(tǒng)的魯棒性和抗干擾性也得到提高。其次,在理論研究的基礎(chǔ)上,將廣義預測控制應(yīng)用到“2006亞太機器人大賽國內(nèi)選拔賽”電子科技大學參賽隊的移動機器人的路徑跟蹤控制及定位問題中,研究了移動機器人的相

3、關(guān)控制策略以及軟硬件的實現(xiàn)。并完成硬件設(shè)計、制板,軟件設(shè)計、調(diào)試,優(yōu)化軟硬件的設(shè)計。旋轉(zhuǎn)光電編碼器、顏色傳感器與預測控制器組成閉環(huán)的移動機器人預測控制應(yīng)用,使得整個控制系統(tǒng)的控制特性和智能化程度都得到提高。最后,在路徑修正補償控制和機器人自身位置測量實現(xiàn)的基礎(chǔ)上,以直線路徑跟蹤控制、圓弧路徑跟蹤控制等運行實驗考察了廣義預測控制方法應(yīng)用于移動機器人路徑跟蹤控制的效果。實驗數(shù)據(jù)分析表明該控制策略可靠性高,能夠準確進行路徑跟蹤及定位,可以滿足