采用改进神经网络PID控制的移动机器人轨迹追踪控制研究

为了提高双轮移动机器人运动轨迹追踪精度,采用改进粒子群算法优化BP神经网络PID控制器,并对控制效果进行仿真验证。创建双轮移动机器人模型简图,给出运动轨迹误差方程式。在传统PID控制基础上增加BP神经网络结构,引用粒子群算法并对其进行改进,采用改进粒子群算法优化BP神经网络PID控制调整参数,给出双轮移动机器人PID控制参数优化流程。采用数学软件MATLAB对双轮移动机器人轨迹追踪误差进行仿真验证,并与传统PID控制追踪误差进行对比。仿真曲线显示:在理想环境中,双轮移动机器人采用两种控制方法都能较好地实现轨迹追踪,追踪误差较小;在干扰波形环境中,传统PID控制双轮移动机器人追踪误差较大,而改进PID控制双轮移动机器人追踪误差较小。采用改进粒子群算法优化BP神经网络PID控制器,可以提高移动机器人运动轨迹追踪精度。     

二自由度与单自由度陀螺罗盘的对比分析

从运动方程，运动规律及特性等几个方面对二自由度与单自由度陀螺罗盘进行了对比分析，说明了二自由度陀螺罗盘的主要运动是重力矩引起的进动，而单自由度陀螺罗盘的运动是由于地球自转产生的科氏惯性力矩引起的陀螺效应．二者摆动周期相差悬殊的特点对其应用产生重要影响．     

对称重陀螺的运动原理分析

快速自转的陀螺其对称轴不仅可以继续保持原有方位不变．而且还将绕铅垂轴缓慢地进动．因其定轴特性，陀螺可用于惯性导航．本文对其运动原理进行了分析．     

基于神经网络辨识的移动机器人航向误差校准方法

分析了E-Core RD1100干涉型光纤陀螺的误差产生机理, 提出利用RBF神经网络和遗传算法实现光纤陀螺漂移误差模型的辨识. 通过实验获得进化神经网络的训练样本, 在RBF神经网络的训练中, 提出了基于Elitist竞争机制的遗传进化训练方法. RBF神经网络具有很强的局部逼近能力, 而遗传算法具有优良的全局搜索与优化性能, 从而能够有效地对陀螺误差的非线性与时变特征进行建模与辨识. 实验结果表明: 该方法大幅度减少了光纤陀螺的误差, 从而提高了移动机器人导航定位的精度.     

基于FPGA的移动机器人运动控制器的实现

为了提高移动机器人控制的灵活性,设计并实现了一种基于FPGA的移动机器人运动控制器。介绍了该运动控制器的工作原理、硬件设计,充分利用FPGA的高速实时性和ARM微控制器的强大处理能力,从而提高了运动控制器的效率。实验表明,设计出的运动控制器稳定可靠,双码盘导航优于单码盘融合陀螺导航,能实现移动机器人的灵活控制。     

移动机器人PID运动控制器参数的模糊自整定

通过对移动机器人运动学模型进行分析 ,以基于视觉的双轮机器人为实验平台 ,论证了参数模糊自整定的PID控制技术应用于移动机器人运动控制中的可行性 .该方案根据控制要求 ,运用模糊推理技术 ,模仿人工整定控制器参数时的思维方式 ,对控制器参数进行调整 .不仅保证了准确性 ,提高了快速性 ,还增强了自适应能力 .实验证明此方法对移动机器人的运动控制是有效的 .     

基于ARM9的移动机器人激光陀螺定位系统

针对亚太机器人比赛研制开发了一种用于自主移动机器人的激光陀螺全局定位系统。定位系统采用32位ARM9处理器为主控。该定位方式是通过激光测距,陀螺计算角度,从而计算出机器人的位置和角度。相对传统的码盘定位激光陀螺定位系统是一种更准确、高效的新型技术,具有实用性。     

随课堂倾角θ=π/2陀螺进动演示实验

一般的陀螺可以演示在力矩作用之下发生进动的现象,但不能演示在合力矩为零时不发生进动的现象;如果能演示前者,同时也能够演示后者,对学生们理解进动这一现象产生的原因,更具说服力.     

基于决策树的移动机器人环境识别方法

利用移动机器人的传感器提取的特征参数，通过属性约简方法构造的决策树形成的分类规则实现室内环境的识别．该方法在环境参数发生变化时，会导致机器人环境识别错误的问题．为此提出了一种利用多个约简构成的分类规则并通过取极值的方法，可避免环境识别错误的问题．     

观测器在电控罗经快速启动中的应用研究

术文研究了一种新的电控陀螺罗经的快速启动方法,即采用状态观测器,通过状态反馈实现极点配置,使陀螺罗经快速启动。文中讨论了陀螺罗经在静基座和动基座上的快速启动方法,对系统的各种非线性效应及误差作了分析。数字仿真结果表明:采用此法后,电控陀螺罗经在静基座上的快稳时间比原来缩短了一半以上;罗经在动基座上的快稳时间可减少到半小时以内。     

Adaptive trajectory tracking control of two-wheeled self-balance robot

Wheeled mobile robot is one of the well-known nonholonomic systems.A two-wheeled self-balancerobot is taken as the research objective.This paper carried out a detailed force analysis of the robot andestablished a non-linear dynamics model.An adaptive tracking controller for the kinematic model of anonholonomic mobile robot with unknown parameters is also proposed.Using control Lyapunov function(CLF),the controller's global asymptotic stability has been proven.The adaptive trajectory trackingcontroller d...     

基于李雅普诺夫函数的两轮机器人非线性控制设计

针对两轮移动机器人提出了一种非线性反馈控制方法,利用系统平衡点稳定和可计算的稳定域来获得渐进稳定的李雅普诺夫函数控制率.使用了标准化和部分反馈线性化方法来简化动力学方程,部分反馈线性化是在动坐标下完成的.为了验证控制率设计的合理性,在一个静态不稳定的两轮移动机器人上进行了垂直位置稳定和速度跟踪的模拟,结果表明：该控制方法控制效果良好,而且需求的控制量较少.     

小摆角两轮机器人动力学建模及控制器设计

针对现有两轮机器人转弯速度较低问题,提出一种可轴向摆动的新型两轮机器人设计方法. 该方法使用连杆控制机构摆动来调整机构的重心分布,实现机器人在小转弯半径条件下稳定运动的目的. 基于拉格朗日方程方法,对机器人的小摆角自由度进行了动力学建模与分析,得到了系统动力学模型,并在此基础上设计了一种状态反馈控制器. 运用Matlab/Simulink进行控制器系统仿真,验证了控制器在机器人稳定控制方面的有效性. 结果表明,该两轮机器人机构设计思路及运动控制手段可有效提高系统运动稳定性.      

座椅可移动2轮机器人的建模与仿真

采用拉格朗日动力学方程建立座椅可移动2轮移动机器人在平坦地面上做直线运动的数学模型;采用局部线性化将机器人在控制系统平衡点附近近似为线性定常系统;基于其线性模型选用线性2次型调节器对机器人进行控制,控制器保证机器人在平坦路面上运动时保持车体竖直并使座椅在某一固定位置上;采用开放动力学引擎仿真和Matlab仿真对控制系统进行数值验证.仿真结果表明：2种不同仿真环境下具有相同的仿真结果,验证了所建立动力学模型的正确性和控制方法的有效性.     

3D打印的两轮自平衡机器人的模糊自适应控制策略

为解决3D打印制造的两轮自平衡机器人模型多样化的运动控制问题,研究一种针对非特定模型的自平衡机器人的运动控制策略。结果表明:所提出策略基于模糊自适应的控制理论,可在非人为参数调整的工况下,对于非特定模型的自平衡机器人的多种运动情景,进行快速准确的参数自调节和实时稳定的运动控制。可见,本文策略能够较好地解决3D打印制造的两轮自平衡机器人的模型多样化的自适应运动控制问题。     

基于自适应模糊的两轮直立式机器人直立平衡控制

针对两轮直立式机器人的直立平衡控制问题,提出了一种直接自适应模糊的控制方法,该方法对输入前的常数项无严格限制,经过实验证明,其可正可负,只需保证符号一致即可,可以是在某一个区间上满足李普希茨条件的函数. 仿真实验表明,即使机器人的初始角度很大甚至是平躺状态,该方案仍可以很好地控制机器人的直立平衡,并与传统的模糊控制效果进行了对比,结果表明,该方案有效提高了控制的稳定性,从理论上实现了机器人从基本平躺状态到直立平衡的稳定控制过程.     

基于图像处理的移动机器人视觉定位方法

移动机器人视觉定位方法,主要是将目标物体的图像像素与移动机器人和目标物体之间的距离联系起来。应用视觉传感器搜寻目标物体,并借助于图像处理技术提取目标物体的特征对目标进行定位。通过计算目标物体图像的像素数,比例关系来确定目标物体与机器人之间的距离。这种方法成功地运用于RIRAII移动机器人上。     

未知环境下移动机器人的同时定位和地图构建

针对未知室内环境下的自主移动机器人的同时定位和地图构建(SLAM)问题,通过激光测距仪来获取环境信息,采用室内环境直线特征的提取和匹配方法,使移动机器人能够自主定位,解决了里程计传感器在移动中所带来的不确定性误差,同时采用移动栅格法对全局地图更新,提高了系统运行速度.利用Pioneer-3移动机器人平台进行实验,得到了较完整的环境地图.实验结果表明了基于环境特征的移动机器人同时定位和地图构建方法的有效性和实用性.     

履带式移动机器人无线控制的实现

以一种履带式移动机器人作为控制平台,利用无线收发一体数字传输MODEM模块PTR2000芯片抗干扰能力较强的FSK调制/解调原理,通过移动机器人身上单片机对机器人各个关节步进电机的控制,实现了移动机器人与PC之间数据的无线传输;采用微波开路电视传输系统MTVT 91卫星通讯传输技术,完成了对图像的实时传输。成功地实现了履带式移动机器人的无线控制,以及对远程机器人的实时监控。