多移动机器人避障与协作避碰研究

依据李雅普诺夫稳定性分析法,结合移动机器人的运动控制模型和避碰函数,设计了适合每个机器人的控制器.该控制器考虑了多移动机器人的轨迹跟踪与避障避碰.通过仿真实验进行了验证,实验结果表明该控制方法可有效地应用于多移动机器人的避碰和轨迹跟踪.     

运动控制系统的PID参数模糊自整定

讨论了模糊自适应PID控制器原理及参数的模糊调整,利用模糊推理方法实现对运动控制系统的PID参数在线自整定,并在Matlab/Simulink环境下将该控制器在运动控制中的应用进行了仿真.结果表明,参数自适应模糊PID控制能使运动控制系统达到满意的效果.     

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。     

基于Backstepping方法的车式移动机器人轨迹追踪控制

针对四轮车式移动机器人的运动学模型,首先利用一个正则坐标变换,将误差系统转换为一个非线性串联系统的形式;然后利用Backstepping方法,在两轮移动机器人追踪控制律设计过程的基础上,构造了四轮移动机器人追踪系统的Lyapunov函数,并通过使该Lyapunov函数负定,计算得到了针对四轮移动机器人轨迹追踪控制器,并证明了该类型移动机器人在所得控制器作用下,能实现对给定目标的全局渐近追踪;最后利用提出的控制器,通过四轮移动机器人对直线和圆周2种轨迹追踪的仿真实验,验证了该控制器在四轮车式移动机器人轨迹追踪控制中的有效性.     

基于变结构的移动机器人侧向控制器的设计

采用基于后推与模糊滑模控制相结合的方法设计了移动机器人的变结构状态反馈控制器,实现了对道路跟踪侧向误差的渐近镇定控制.应用Lyapunov定理推导了移动机器人满足非完整性约束的时变光滑状态反馈镇定控制律;将状态控制区域分为远离奇异点的稳定工作区域与含有奇异点的非稳定区域2部分.设计模糊控制嚣来控制移动机器人的状态从非稳定区域向稳定区域转变,并采用移动机器人Amigobot作为实验平台验证了控制器设计的有效性.研究结果表明:侧向误差较大时,模糊控制器确保移动机器人在稳定区域内沿着模态切换线减小误差;当侧向误差较小时,时变光滑状态反馈控制实现对移动机器人的平稳镇定.在控制器设计中,将移动机器人的平移速度视为渐变参数,根据侧向误差能量函数的变化进行模糊自适应调节.     

基于免疫遗传算法的移动机器人轨迹跟踪

为实现移动机器人轨迹的准确跟踪,提出一种基于免疫遗传算法的移动机器人控制器参数整定方法.首先建立移动机器人的结构模型、运动学模型、电机控制系统模型,然后针对所建立的模型,采用一种改进的免疫遗传算法对电机控制系统模型参数进行了整定.该算法在选择下一代的过程中,既考虑了抗原的适应度函数,强调抗体的个人竞争,保证了算法的收敛速度,又引入了抗体浓度概念来体现抗体间的相互交流,从而强化了算法的全局搜索能力,弥补了传统遗传算法搜索能力不足的缺陷.文中最后利用移动机器人的实验平台,进行了带负载下驱动电机的阶跃信号响应和移动机器人运动轨迹的跟踪实验,电机的阶跃信号响应良好,移动机器人也能较好地复现所规划的轨迹.仿真与实验结果表明,所提出的基于免疫遗传算法的机器人轨迹跟踪控制算法有较高的可行性与优越性.     

移动机器人路径跟踪模糊整定的比例微分控制

针对数学模型复杂的移动机器人的路径跟踪问题,使用模糊整定的比例微分控制算法.该控制方法参考模糊控制的思想,将位置和方向误差分成若干个模糊集合,使比例微分控制器参数能够根据机器人的状态进行调节.仿真结果表明,该方法在机器人的路径跟踪控制中效果良好.     

性能评价方法在ADRC参数整定中的应用

针对自抗扰控制器参数较多、整定困难的问题,提出基于控制系统性能评价的自抗扰控制器参数整定方法.通过闭环系统的扰动-输出传函求解基准函数,对决定自抗扰控制器性能的参数进行优化.实验结果表明,该参数整定方法简单易行,在满足系统性能最优的前提下,能有效提高ADRC的控制效果.     

具有参数不确定的移动机器人鲁棒轨迹跟踪控制

研究了具有参数不确定性的非完整移动机器人轨迹跟踪问题.综合考虑了移动机器人的运动学和动力学方程,首先采用输入-输出反馈线性化方法得到具有不确定性的线性化模型,系统中的不确定性满足匹配条件;然后基于积分滑模控制的思想设计了鲁棒轨迹跟踪控制器,保证了系统在整个响应过程中的鲁棒性,并且分析了参数不确定对控制器的影响,给出了一个闭环系统稳定的充分条件;最后对系统具有较大的参数摄动进行了仿真试验,结果表明所设计的控制器能够保证移动机器人有效性地跟踪期望轨迹.     

基于参考模型的移动机器人直接自适应模糊控制

移动机器人是一个多种功能为一体的综合系统．在控制和规划方面缺乏智能性和鲁棒性。本文提出利用参考模型的直接型自适应模糊控制方法．即直接调整控制器的参数,直到把控制对象和参考模型之间的输入误差减少到10^-6的范围为止．运动控制效果很好。     

基于Speedgoat的半主动悬架模糊PID控制研究

作为半主动悬架最为核心的运行组件,磁流变液阻尼器的阻力性能可结合外界电流变化连续控 制。 对于该阻尼器为半主动悬架的控制,本文搭建了汽车半主动悬架系统仿真模型,给出了一类以 Speedgoat 为基础的半主动悬架模糊 PID 控制器,并通过模糊推理求解 PID 参数的调整系数,运行了基于 Matlab / Simulink 的模糊 PID 控制器的联合半实物仿真,利用 Speedgoat 在不同路面等级、不同速度下进行了 仿真试验。 试验表明:设计的基于 Speedgoat 的半主动悬架模糊 PID 控制器比起经典 PID 控制器有更优良的 控制性能,从而提高了车辆行驶平顺性和乘坐舒适性。     

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。     

轮式移动机器人的模糊控制器

为准确反映移动机器人的实际运动情况,鉴于路径跟踪控制中可能出现的三类偏差.设计了两个模糊控制器,用以纠正移动机器人行走路径的偏差.MATLAB仿真结果表明:加入模糊控制器的系统,运动轨迹相对平缓、波动较小、收敛速度快.其动态和稳态输出特性均较好.该模糊控制器能够提高系统的控制精度,取得比较理想的控制效果.     

无刷直流电机自适应模糊PID控制及仿真

针对iECar永磁无刷直流电机转速PID控制精度低、控制不稳定和响应滞后等缺点,介绍了一种具有智能性质的自适应模糊PID控制器设计思路,提出了一种模糊控制器量化因子与比例因子整定的新方法。通过模糊推理方法实时调整PID控制器的比例、积分、微分3个参数,以实现电机转速输出的有效控制。最后,在Matlab/Simulink环境下构建了iECar无刷直流电机转速自适应模糊PID控制模型。仿真结果表明,自适应模糊PID控制效果较传统PID控制有明显的改善,显示了该控制器良好的鲁棒性、稳定性和动态响应特性。     

基于分层模糊控制的移动机器人路径规划

针对移动机器人的路径规划中,应用模糊控制算法时模糊控制变量过多以及响应速度较慢等问题,简化模糊控制器与移动机器人本身的关系,设计出一种简单的双层模糊控制器实现算法,第一层模糊控制器以距离和方位角为输入量,转角为输出量;第二层以距离和转角为输入量,步长为输出量。解决了一般模糊控制器中规则库爆炸的问题,提高移动机器人路径规划算法的效率。经MATLAB仿真,证明算法有效性。     

带Smith预估器的模糊PID组织温度控制系统

针对激光热疗法中组织温度模型的纯滞后和大惯性,提出一种新颖的带Smith预估器的模糊PID控制系统.模糊PID控制器是由一个简单的模糊PI控制器和一个简单的模糊PD控制器并行结合而成.模糊PID控制器的增益通过解析推导与线性PID控制器的增益相联系.设计好的线性PID控制器的增益可用于在线设计模糊PID控制器.计算机仿真结果表明模糊控制系统在组织温度控制中比对应的线性PID控制系统鲁棒.     

模糊PID控制在电磁悬浮平台中的应用

建立电磁悬浮平台的数学模型;讨论系统的刚度阻尼与控制系统之间的关系;利用此关系和稳态误差确定常规proportional-integral-derivative(PID)控制参数.采用常规PID控制与模糊控制相结合的控制策略,在常规PID调节器的基础上运用模糊推理思想,根据不同的偏差E、偏差变化率Ec对PID参数KP,KI和KD进行自校正.实验结果表明:系统的稳态误差约为2%;当平台被迫向下偏移0.5 mm时,系统仍能快速回到平衡位置且稳定悬浮,说明系统具有很好的刚度阻尼特性和鲁棒性.     

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。     

两辊压延机厚度模糊PID控制系统设计与仿真

将模糊控制器和PID控制器相结合,建立了压延厚度模糊PID自动控制系统,把模糊控制技术应用于厚度控制系统中,解决了PID控制系统调节过慢或容易超调等问题.MATLAB仿真实验结果表明,该系统响应速度快、稳态误差小,控制性能比PID控制有了很大提高.     

大型工业传输设备恒流输送PID模糊控制研究

为了有效实现大型工业传输设备恒流输送的控制,提出一种PID模糊控制方法,将其应用于设备恒流输送的控制中。给出了PID模糊控制器结构,分析了PID模糊控制器参数调整原则,制定了模糊控制规则,通过模糊推理方法对PID参数进行在线调整使大型工业传输设备实现恒流输送。搭建了大型工业传输设备实验系统,给出了相关参数,将神经网络控制方法作为对比进行实验。通过启动控制实验、负载突变控制实验和输送电流波形畸变度实验对PID模糊控制方法的恒流输送控制效果进行分析。分析结论如下:神经网络方法控制下的输送电流不稳定,方法能够有效实现系统的跟踪控制;方法的响应速度快,对负载扰动及突变较神经网络方法具有更好的抑制能力;方法能够保证设备的开关损耗和电磁干扰均保持在较低的水平。