模糊免疫算法的轮式移动机器人PID控制优化设计

PID控制技术是轮式移动机器人的自适应控制方案中的主要控制方法,这种方法存在一定的不足,如在系统响应速度无法满足机器人的实时控制需求时,调控精细度相对欠缺,因此,必须加以改进。建立轮式移动机器人运动学模型,将模糊机制、免疫算法相结合,用于对机器人控制的PID参数优化,采用误差绝对值时间积分性能为参考指标,设定系统的适应度函数,对该算法进行仿真,结果证明该算法明显提高了PID控制精度和响应速度。     

AGV运动学模型及原理探析

轮式移动机器人是机器人研究领域的一项重要内容。它集机械、电子、检测技术与智能控制于一体。在各种移动机构中,轮式移动机构最为常见[1]。轮式移动机构之所以得到广泛的应用主要是因为容易控制其移动速度和移动方向,目前常见的还用履带式的。基于此本文设计了一套完整的轮式机器人系统,并进行相应的运动规划和控制算法研究[2]。     

一种基于PC104的直流伺服电机控制系统

该文设计一种基于PC104总线的直流伺服电机控制系统,系统采用嵌入式PC104控制器,提出基于位置回路和速度回路的双闭环数字直流电机伺服系统控制方案,给出了基于频率法的直流伺服系统的校正设计过程和软件设计,最后给出实试验测试结果.     

一个模块化机器人平台的设计

为了解决传统机器人针对具体任务设计、柔性不高、容错能力和自修复能力差的问题,并降低机器人在各应用领域的使用成本,设计了一个模块化的机器人平台.文中首先介绍了模块化机器人平台整体设计,接着给出了模块化机器人平台硬件系统和软件系统的设计方法及具体实现细节,最后使用该模块化平台搭建了工业操作臂、轮式移动机器人、双足步行机器人...     

轮式移动机器人的有限时间自适应轨迹跟踪控制

【目的】针对存在外界扰动和参数不确定性的轮式移动机器人,设计一种有限时间轨迹跟踪控制方案。【方法】首先,将轮式移动机器人动态系统分为二阶和三阶的两个子系统;其次,针对二阶子系统设计了自适应快速终端滑模控制律,保证移动机器人角速度跟踪误差有限时间内收敛到一个任意小的区域内;然后,设计了关于线速度的控制律,来保证三阶子系统的有限时间收敛;最后进行仿真实验验证。【结果】仿真实验结果与理论值相符。【结论】本研究设计的有限时间控制策略保证了移动机器人轨迹跟踪的效果。     

一种轮式移动机器人的运动控制及自主避障的实现

目前轮式移动机器人的运动控制已有多种方式,怎样以最优异的方式和最低的成本实现需要的功能就变得尤为重要,本文设计了一种四轮移动机器人的运动控制方式及自主避障的方案.用ARM2440核心板及设计相应的底板,选用直流有刷伺服电机,设计基于HIP4081芯片的电机驱动电路,利用PWM调节占空比,控制电机的正反转及转速,从而进行移动机器人的运动控制,并选用E18-D80NK接近式光电传感器,编写相应的控制程序和上位机程序来达到机器人自主避障的目的.     

基于CAN总线的轮式机器人分布式控制系统设计

通过分析国内外机器人的发展现状和传感技术应用研究,设计了一款轮式的移动机器人,设计中采用分布式控制系统、模块化设计,运用合理的算法并搭建以CAN总线通信为核心的硬件平台,使硬件设计更紧凑,运动响应更迅速,机器人出色地完成了全向移动和云台平稳控制,发射机构可实现单发或连发控制,并轻松完成机器人的具体操作.机器人具有很高的灵活度、维护方便、系统可靠、容错性高、成本低等优点,还可扩展功能模块用于勘察、巡检、监视、清洁等移动机器人领域.     

单履带被动自适应机器人设计与运动学分析

针对地形狭窄、障碍物较高的非结构环境,基于被动自适应机理的研究,综合了轮式、履带式移动机器人的优点,设计了一种单履带轮-履复合被动自适应移动机器人.该机器人能够实现轮式、履带式、轮-履混合式三种运动模式,能够通过狭小过道与拐角,并且能越过比自身更高的障碍物.介绍了机器人的机构、运动过程和传动原理,通过建立机器人的数学模型,对轮-履复合模块变形进行了运动学分析和轮-履模式转换过程分析,再用虚拟样机技术在Adams中进行建模与仿真分析,从而验证了机器人结构变形时的运动特性和结构与参数设计的合理性.     

非完整约束下的轮式移动机器人轨迹跟踪

研究轮式移动机器人运动控制中非完整约束系统的轨迹跟踪性能。从非完整约束定义入手,通过非完整约束系统的判据和特点,推导几类典型的轮式移动机器人的运动学模型。通过一类控制Lyapunov函数来构造系统的控制器。利用Matlab/Simulink建立了非完整约束下的二轮和三轮机器人运动学模型,设计控制器实现机器人对圆形轨迹的跟踪。仿真结果显示:该控制器轨迹跟踪性能为稳态。通过轨迹曲线得到2种机器人的运动特点和相互关系。     

基于神经网络反步法的移动机器人路径跟踪控制

为实现非完整轮式机器人的路径跟踪控制,设计基于反馈增益的反步法控制器,通过控制器参数设计消除了机器人动态误差模型中的部分非线性项,采用神经网络对模型不确定项进行补偿,并利用自适应鲁棒控制器在线补偿神经网络的估计误差,优化了神经网络的学习性能。仿真结果表明:设计的控制器参数易于调节,可实现轮式移动机器人对任意曲线路径的精确跟踪。     

两轮机器人行走机构的建模与实验

研究两轮机器人行走机构的系统组成及数学模型的建立,并进行了仿真和样机实验.行走机构由机械行走装置、姿态监测传感器和控制器组成,左右车轮由2个直流伺服电动机分别驱动,姿态监测使用陀螺仪和倾角传感器.在建立系统结构模型的基础上,利用Lagrange方法建立系统的动力学方程.根据线性系统理论,在Matlab环境下设计了状态反馈控制器,通过仿真验证了系统的稳定性.采用样机进行实际行走控制实验,验证了系统建模和控制器设计的合理性和有效性.     

基于DSP的巡逻保安机器人的运动控制系统

针对公共场所对移动性巡逻保安的特殊要求,研制了一种巡逻保安机器人．该机器人利用双直流减速伺服电机进行驱动,其运动控制系统采用分级控制方式,包含主控级、协调级、执行级和遥控级．文中主要对巡逻保安机器人的DSP控制系统、协调级和执行级中的参数检测方法及电机驱动电路进行了研究,并探讨了三环控制的算法及程序．最后通过运行实验证实,所开发的控制系统完全能够满足巡逻保安机器人伺服控制的要求．     

J形坡口焊接机器人运动控制系统设计

核电压力容器的焊接制造中,半球形封头与圆管相贯形成空间曲线J形坡口焊缝,通用焊接机器人难以满足焊接要求.针对研发的悬挂式J形坡口专用焊接机器人,设计开发了机器人运动控制系统.介绍了机器人机械结构特点及运动控制算法.机器人控制系统核心采用工业控制计算机(IPC)与DMC数字运动控制器,交流伺服电机为执行端,利用三级控制结构实现作业管理,组织各轴协同运动完成焊接作业.进行了空间曲线J形坡口焊缝焊接实验.实验结果表明,设计开发的运动控制系统能够很好地控制机器人各轴协同运动,满足空间曲线J形坡口焊缝的焊接需求,可以提高核电压力容器焊接制造的自动化水平.     

机载相机伺服系统设计

介绍了某机载相机伺服系统,对其工作原理、基本结构、控制方案、校正设计等进行了分析探讨。设计了主芯片外围电路、角位置检测等硬件电路以及位置、速度、电流三环控制系统。实验结果表明,该系统通过硬件和软件的合理设计,具有较好的动、静态性能。     

A dual working mode mobile robot system based on visual guiding and visual servoing

A dual operational modes mobile robot system based on visual guiding and visual servo control is presented.This system consists of a mobile robot with a two-axis manipulator and a tele-operation station.In the visual guiding mode,for the robot works in an open loop visual servo control mode,the manipulating burden of the operator is reduced largely.In the visual servo mode the robot can locate the position of the target assigned by the operator and pick it up by its manipulator.With the help of the operator,the difficult problems of finding and handling a target in a complicated environment by the robot Can be solved easily.     

遗传算法在直流伺服系统摩擦补偿中的应用

针对直流伺服系统中存在的摩擦干扰问题,提出了一种基于遗传算法(GA)进行摩擦补偿的设计方案.首先根据直流伺服系统的摩擦特性建立摩擦模型,再将摩擦补偿引入直流伺服系统的反馈控制结构中,获取伺服电机的位置误差.采用遗传算法对摩擦补偿模型进行系统辨识,使摩擦补偿量在数值上不断地逼近实际的摩擦干扰,并利用摩擦补偿量来抵消摩擦给伺服系统带来的影响,遗传算法中目标函数的选择考虑了系统在过渡过程和稳态时的控制要求.经过参数优化得出的摩擦补偿模型,弥补了以往直流伺服系统受摩擦干扰影响动、静态性能较差的缺陷,从而保证了伺服电机具有较高的跟踪精度.仿真结果表明,该方案与无摩擦补偿情况相比,直流伺服电机转速响应的调节时间缩短了0.12 s,稳态误差降低了1%,系统具备较强的抗摩擦干扰能力和参数鲁棒性.     

基于期望特性的变结构鲁棒控制器

提出了一种基于期望特性的变结构新型鲁棒控制器的设计方法。该方法融合了状态反馈和变结构控制的特点,所设计的系统具有响应过程的完全鲁棒性,直流伺服系统的仿真实例验证了该方法的有效性。     

未知视觉参数下的移动机器人动力学鲁棒镇定

针对具有未知参数的视觉伺服下带有非完整约束的一类移动机器人不确定扰动的动力学模型,提出新的反馈控制算法,实现了移动机器人的位姿镇定.首先,对于单目摄像机模型下的移动机器人运动学模型,将原始系统进行状态缩放变换,基于线性时变系统的稳定性理论,设计了非完整移动机器人运动的期望速度,实现了机器人的指数镇定;其次,对于带有不确定扰动的非完整移动机器人的动力学模型,利用计算力矩法设计力矩控制器,使得机器人的实际速度在有限时间内收敛至期望速度,并且通过了严格的数学证明.最后,仿真结果验证了所提控制器的有效性.     

基于MatlabRTW的机器人伺服系统

本文提出一种基于MatlabRTW的机器人伺服系统的设计方案。基于五自由度排爆机器人,通过SIMULINK软件设计出机器人控制系统框图,并通过xPC目标系统编译,生成可运行于X86的实时控制系统。该系统采用一组PID复合控制器,具有专家特性。运行结果表明,该方案能取得良好的效果: 在较大载荷范围内,机器人都能运动平稳,系统具有很好的鲁棒性,实时性。     

采用模糊免疫PID控制的移动机器人避障误差仿真研究

当前,移动机器人运动规划路径较长,实际运动轨迹与理论运动轨迹误差较大。对此,设计了移动机器人模糊免疫PID控制系统,并对控制系统输出误差进行仿真验证。建立移动机器人平面简图,给出机器人运动方程式,采用平面栅格来描述机器人运动规划路径。引用传统PID控制器并进行改进,设计了模糊免疫PID控制系统,给出了移动机器人PID控制输出系统在线调节流程。采用MATLAB软件对机器人输出误差进行仿真,比较PID控制和模糊免疫PID控制输出误差大小。结果显示:移动机器人采用传统PID控制系统,稳定调节时间为1.0 s,产生的最大误差为0.83 mm,系统输出误差较大;移动机器人采用模糊免疫PID控制系统,稳定调节时间为0.5 s,产生的最大误差为0.59 mm,系统输出误差较小。移动机器人采用模糊免疫PID控制系统,响应速度快,追踪误差较小,从而提高系统的稳定性。