基于三層結構仿人智能的兩輪輪式機器人運動控制.pdf

1、兩輪輪式機器人是通過兩個主動輪驅動機器人運動和工作的。它具有一系列的優(yōu)秀特性：自重輕、承載大、行走速度快、工作效率高等。因為有這些突出的優(yōu)點，兩輪輪式機器人被廣泛應用。
　　兩輪差動輪式機器人由于機械結構的限制，使得其任意時刻的運動方向都只能和機器人的朝向相同，這就構成了一個非完整約束系統(tǒng)。非完整約束系統(tǒng)不存在連續(xù)時不變狀態(tài)反饋控制律，這一點加大了實現兩輪輪式機器人運動控制的難度。另外，機器人內部存在包括飽和非線性、滯后在內的多種

2、非線性特性，存在較高的不確定性。兩輪輪式機器人屬于多輸入多輸出系統(tǒng)，需要對兩輪驅動進行協調控制。所以，兩輪輪式機器人的研究具有很強的理論研究意義。
　　兩輪輪式機器人的點鎮(zhèn)定問題是兩輪輪式機器人運動控制的基本問題，本文針對兩輪輪式機器人的點鎮(zhèn)定及其優(yōu)化控制問題展開研究，主要完成了以下工作：
　?、僭O計了一種獨特的三層結構仿人智能控制器。該控制器由多模態(tài)仿人智能決策層，多電機電流幅值協調層，電流可調輪速跟蹤控制執(zhí)行層三層構成。

3、上層的多模態(tài)仿人智能決策層針對機器人存在的運動學非完整約束，根據與點鎮(zhèn)定目標的角度偏差和距離偏差大小，得到期望的兩個動力輪的輪速；中層的多電機電流幅值協調層針對兩個電機驅動系統(tǒng)，根據決策層給出的期望輪速結合系統(tǒng)的動力學特性調整各個電機驅動系統(tǒng)的驅動電流，協調兩輪的運動；底層的電流可調輪速跟蹤控制執(zhí)行層根據上層要求的期望輪速和各電機系統(tǒng)的協調驅動電流大小，實現兩輪輪速的有效控制。
　?、谠O計了一種引入電機輸出電流上限調節(jié)環(huán)節(jié)的控制器

4、，實現了對直流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)動態(tài)性能控制。在分析了直流電機雙閉環(huán)調速系統(tǒng)特性的基礎上,提出了調整電流環(huán)反饋系數實現對電機電樞電流的輸出控制的控制方法，使電機系統(tǒng)按照給定的電流特性進行相關控制。設計實現了該控制器，搭建了單電機驅動系統(tǒng)平臺，并進行了仿真和實際系統(tǒng)實驗。為三層結構仿人智能控制系統(tǒng)的實現打下了基礎。
　　③搭建了兩輪輪式機器人仿真和實物實驗平臺，驗證了所提出的三層結構仿人智能控制器的有效性。比較了三層結構仿人智能點鎮(zhèn)定控