基于模糊PID的麦克纳姆轮移动平台的控制算法

为提高麦克纳姆轮移动平台移动的可靠性和准确性,在分析了麦克纳姆轮全向移动的原理和运动模型的基础上,发现麦克纳姆轮移动平台中如果四个轮子的转速控制不理想或某个轮子打滑,造成了移动平台的移动不稳定。采用模糊PID控制算法,实现了对麦克纳姆轮的4个轮子的转速精确控制,解决了麦克纳姆移动平台运动的不稳定性和运动方向偏离。通过MATLAB仿真实验和测试实验表明,模糊PID算法对麦克纳姆移动平台的控制具有很好的鲁棒性。     

基于STM32的新型遥控巡迹小车设计

新型遥控巡迹小车采用STM32单片机为主控,利用麦克纳姆轮的多自由度作为移动小车的转向轮,提升了移动小车的灵活性和机动性。通过系统调试分析,结果表明:系统主控STM32单片机控制直流减速电机可完成对麦克纳姆轮的十个自由度的闭环控制。利用手机与系统中的蓝牙模块通信,完成了小车的无线控制;通过系统红外循迹模组保证了小车按照预定规划路线巡点移动。为了提升小车的巡点精度,采用循迹姿态纠偏算法进行滤波,从而有效保证巡迹小车运行稳定性高、巡点精准。新型遥控巡迹小车结构简单、操作方便,利用它可完成狭小空间的搬运工作。     

基于符合控制算法的全向移动平台设计与实现

设计并制作了一款基于麦克纳姆轮的全向移动平台,为保证移动平台的高精度运动和灵活避障,提出了一种复合控制算法。移动平台采用4个麦克纳姆轮为驱动轮并建立了在环境坐标系下的数学模型,采用上、中、下3层分布的电路控制系统,并以二维模糊PID(proportion integral differential)控制器、Bang-Bang算法和提出的避障算法构成复合控制器,实现移动平台在室内灵活避障和高精度运动。研究结果表明:设计的移动平台运动方式灵活,能够在二维环境下保持良好的避障能力和较高的运动精度。     

基于复合控制算法的全向移动平台设计与实现

设计并制作了一款基于麦克纳姆轮的全向移动平台,为保证移动平台的高精度运动和灵活避障,提出了一种复合控制算法。移动平台采用4个麦克纳姆轮为驱动轮并建立了在环境坐标系下的数学模型,采用上、中、下3层分布的电路控制系统,并以二维模糊PID(proportion integral differential)控制器、Bang-Bang算法和提出的避障算法构成复合控制器,实现移动平台在室内灵活避障和高精度运动。研究结果表明:设计的移动平台运动方式灵活,能够在二维环境下保持良好的避障能力和较高的运动精度。     

基于视觉引导AGV的控制系统设计与实现

自动导引车(AGV)的主要作用是搬运货物等工作,其广泛地应用于制造业、物流等行业,是实现工业自动化、智能制造的重要研究课题.本文设计了一套以视觉传感器导引,STM32 F4系列芯片为控制器,利用AGV的坐标偏差值、前行方向的角度偏差值和二维码来实现循迹的AGV控制系统方案.并从AGV的引导路径信息设计、结合PID的巡线控制算法的设计、运动模型等方面进行详细分析,最后通过AGV运行、遇到障碍物、到达目的地等三个实验来验证实验效果,实验表明该方案的AGV系统能实现较好的循迹效果.     

一种新型全方位轮式移动机器人的模型研究

在麦克纳姆轮等全方位轮的基础上,提出了一种新式全方位轮结构,然后用这种全方位轮构造出一种新型轮式移动机器人的走行机构。对这种新型全方位轮式移动机器人的运动学、动力学模型进行推导,并在此基础上给出这种轮式移动机器人的运动控制方法。最后给出了全方位轮式移动机器人的圆弧轨迹跟踪的仿真结果。     

全方位轮移动机构的原理和应用

轮式移动机构在移动机器人中得到了广泛的应用。全方位轮移动机构具有一般的轮式移动机构无法取代的独特特性,对于研究移动机器人的自由行走具有重要意义。目前已有的全方位移动机构种类较多,该文着重阐述了麦克纳姆轮全方位移动机构的结构和原理。     

全向智能轮椅床的运动控制算法研究

为提高全向智能轮椅床运动的平稳性和方向控制的准确性,研发了一种能护理失能老人的全向智能轮椅床。通过对移动平台进行力学和运动学分析,设计了一种精准的双闭环直流调速系统,实现了对全向智能轮椅床4个麦克纳姆轮转速的精确控制,解决了全向智能轮椅床运动不稳定和方向控制偏离等问题。期望转速值确定后,通过对比经典比例积分微分(proportional integral differential, PID)算法和模糊PID算法的转速输出曲线,表明模糊PID算法更能满足全向智能轮椅床的使用要求。     

物流机器人运动学分析与全场定位方法研究

为解决轮式物流机器人的全场定位、位姿控制等关键问题,提出了一种基于陀螺仪、编码器、灰度传感器与激光测距仪的麦克纳姆轮物流机器人全场定位系统.建立麦克纳姆轮底盘运动模型并进行运动学分析,研究基于此系统的全场定位算法,以STM32单片机为主控制器,结合多种传感器,实现机器人的全场定位、运动控制、任务识别、物料颜色识别.对于物料颜色识别提出了一种根据边缘检测算法思想改进的扫描算法来提高检测效率.试验表明,系统具有良好的综合性能,可满足物流机器人精准定位、准确识别等控制需求.     

基于分步式Kalman滤波器的AGV姿态角估计方法实验研究

针对AGV的定位问题,设计了多传感器分步式Kalman滤波器,通过其对编码器、陀螺仪和超声波传感器等测量信息的融合实现了对AGV姿态角的准确估计。仿真结果表明所设计的滤波器是可靠的、有效的,实验结果验证了所设计的滤波器可实时、精确地实现AGV的姿态角估计,定位精度可满足实际生产中对AGV的使用要求。     

对角式舵轮分布的AGV路径纠偏控制研究

针对对角式舵轮分布的自动导航车(automated guided vehicle, AGV)的路径纠偏,提出了一种模糊控制+滑模控制的控制方法。首先,对角式舵轮分布的AGV进行数学描述,对其运动学、动力学分析建模;其次根据运动学模型,以车体位置、角度偏差为输入量,车体转向角度为输出量,设计模糊运动控制器作为外环控制器,然后根据其非线性动力学模型设计滑模控制器作为内环控制器;最后通过MATLAB环境下的Simulink仿真研究,表明所制定的控制策略有效,保证了对角式舵轮分布的AGV的快速且稳定的路径纠偏。     

基于模糊控制技术的AGV运动控制器设计

针对AGV的控制要求,提出了一种模糊运动控制器的设计方案,阐述了模糊控制器的原理,制定了模糊控制规则,并在大量的实验基础上得到了解模糊结果。经实际运行验证,该AGV模糊控制器的稳态精度较高,纠偏速度较快,对场地适应性强、运行稳定可靠,具有较高的实用价值。     

基于机器人操作系统的室内运输自动导引车系统及其设计

针对当前室内运输自动导引车(AGV)导引技术存在灵活性差、开发成本高、路径维护烦琐等问题,设计并实现了一款基于开源机器人操作系统(robot operating system, ROS)的室内运输AGV系统。该系统包括硬件层和软件层两部分。在硬件层,综合考虑现实需求、性能、成本等因素后进行硬件选型,同时搭建了AGV底盘和单舵轮行走机构,为软件层提供了一个稳定、灵活的运行平台。软件层设计包括ROS规划端和网页人机交互端两部分。ROS规划端进行AGV地图构建、自主定位、路径规划、路径跟踪、自主导航五大功能模块设计;网页人机交互端实现远程人机交互功能。测试结果表明,基于ROS的室内运输AGV系统能够有效地完成室内自动化运输任务,且路径维护灵活简便,整个系统具有很强的可行性和实用价值。     

通过对自动导航车系统的模拟——比较FLC和PID控制法

近年来,随着控制车辆速度和转向技术的飞速发展,特别适应于先进车辆的导航和移动机器人控制系统。在这方面,已经有很多的报道,但却没有精确的实验模拟曲线验证,文中借助对直流电机控制的导航控制系统,分别用PID算法和模糊逻辑控制法(FLC)来模拟,结果显示FLC法明显优于PID算法,特别优于在跟踪精度、稳定状态和鲁棒性上。     

车辆轨迹的预瞄与模糊分数阶比例—积分—微分控制

为提高无人车辆轨迹控制的精度,提出了一种基于预瞄误差建模和优化模糊分数阶比例-积分-微分(proportion-integration-differentiation, PID)控制的车辆路径跟踪方法。根据车辆动力学特性,引入预瞄横向误差模型,以预瞄横向误差为输入,车辆前轮转角为输出,调整转角角度减小偏差实现轨迹跟踪,设计模糊分数阶PID跟踪控制器。该控制器在PID的基础上结合分数阶理论,同时利用粒子群算法优化的模糊控制器对参数进行在线调整。在CarSim/Simulink联合仿真平台进行仿真研究。研究结果表明,所设计的控制器可行有效,为轨迹控制的研究提供了参考。     

基于线性自抗扰的AGV轨迹跟踪控制器设计及参数优化

针对自动导引车（AGV）的轨迹跟踪问题，通过将多入多出的非线性运动学系统解耦为多个单入单出的线性系统，在此基础上设计了基于线性自抗扰控制（LADRC）的轨迹跟踪控制器；引入混沌搜索对量子粒子群算法（QPSO）进行改进以解决其易于陷入局部最优的问题，然后利用混沌量子粒子群算法（CQPSO）对LADRC控制器的参数进行整定；最后分别就参考轨迹为直线和参考轨迹突变情况下的轨迹跟踪情况进行了仿真实验，实验结果证明了本文设计的轨迹跟踪控制器的有效性。     

全方位AGV复合转向方法的运动分析与仿真

对全方位AGV采用复合转向驱动控制进行了运动正、逆解的推导，并对其的运动约束进行了分析。该AGV改变了原AGV在运动灵活性方面存在的缺陷，除可实现普通AGV的运动方式(前进、后退和回转)外，还可以任意姿态实现沿任意路径的轨迹跟踪。通过仿真和实验验证了对其采用复合转向进行运动控制的可行性和有效性。     

基于快速终端滑模状态观测器 的车轮滑移率跟踪控制

针对自动驾驶电动汽车对车轮滑移率跟踪控制的需求,提出一种基于快速终端滑模状态观测器的全状态反馈车轮滑移率跟踪控制器.首先,以车轮制动力矩导数为控制输入,建立车轮滑移率跟踪控制模型,避免车轮滑移率跟踪控制器设计过程中引入不连续项对系统稳定性和控制性能的影响.随后,利用有限时间稳定和快速终端滑模控制理论设计具有有限时间收敛特性的快速终端滑模状态观测器,实时观测未知的系统状态信息.以此为基础,采用模块化思想独立设计快速终端滑模跟踪控制律,实现车轮滑移率的连续、快速的跟踪控制.最后,结合车辆动力学仿真软件建立模型在环测试系统,仿真验证本文提出的车轮滑移率跟踪控制器的可行性和有效性.