当前位置:主页 > 科技论文 > 自动化论文 >

基于前馈-反馈的移动机器人轨迹跟踪控制

发布时间:2020-05-10 17:36
【摘要】:由于非完整约束系统及其控制系统自身的复杂性,差动驱动非完整移动机器人的轨迹跟踪具有相当大控制难度,为此,提出一种基于前馈-反馈模糊逻辑控制算法的控制器。通过前馈控制解决轨迹跟踪的时间延迟问题,通过反馈模糊逻辑控制并解决系统建模的不确定性及外部环境干扰的影响。仿真结果表明,该控制器更加适合移动机器人的轨迹跟踪,其在轨迹跟踪精度和抗干扰能力上均明显优于标准反演控制器,移动机器人在不同方向上的轨迹跟踪误差均小于0.1。
【图文】:

曲线,轨迹跟踪,反演控制,外部干扰


计算机工程与设计2017年图4前馈-反馈控制器的结构4实验结果与分析针对轮式移动机器人(WMR)设计的前馈-反馈模糊控制器需要进行轨迹跟踪性能的评估,其有效性和可行性将与标准的反演控制器进行对比分析。同时采用3个脉冲信号模拟机器人在工件的加工及装配过程中的各种外部冲击干扰,并对干扰条件下移动机器人的轨迹跟踪精度进行分析比较。接下来,通过MATLABSimulink模拟仿真前文建立的数学模型,并采用一种复杂的双纽曲线作为机器人跟踪的预设参考轨迹,其线速度和角速度如图5所示。在存在外部干扰和模型不确定性的条件下,前馈-反馈模糊控制器和标准反演运动控制器对WMR的轨迹跟踪性能,如图6所示,且前馈-反馈及反演控制器的预设初始值均取为qr(t)=[000]T。图5预设的参考线速度和角速度图6轨迹跟踪性能的对比分析如图6所示,本文设计的前馈-反馈模糊逻辑控制器比标准反演运动控制器具有更好的轨迹跟踪性能和跟踪精度,且其瞬态性能和跟踪误差的快速收敛表明该控制器对于WMR控制有快速响应能力。在引入外部干扰情况下,WMR在X和Y方向上轨迹跟踪误差分别如图7和图8所示,,其中3个干扰信号分别被引入的时间为t1=16s、t2=21s和t3=41s。图7X方向的轨迹跟踪误差图8Y方向的轨迹跟踪误差由图7和图8可知,前馈-反馈控制器在未达到稳定状态时,其轨迹跟踪误差明显优于标准反演控制器,其误差数值均小于0.1。而当机器人系统达到稳定后,前馈-反馈控制器和反演控制器的跟踪误差基

曲线,参考线,轨迹跟踪,反演控制


2017年图4前馈-反馈控制器的结构4实验结果与分析针对轮式移动机器人(WMR)设计的前馈-反馈模糊控制器需要进行轨迹跟踪性能的评估,其有效性和可行性将与标准的反演控制器进行对比分析。同时采用3个脉冲信号模拟机器人在工件的加工及装配过程中的各种外部冲击干扰,并对干扰条件下移动机器人的轨迹跟踪精度进行分析比较。接下来,通过MATLABSimulink模拟仿真前文建立的数学模型,并采用一种复杂的双纽曲线作为机器人跟踪的预设参考轨迹,其线速度和角速度如图5所示。在存在外部干扰和模型不确定性的条件下,前馈-反馈模糊控制器和标准反演运动控制器对WMR的轨迹跟踪性能,如图6所示,且前馈-反馈及反演控制器的预设初始值均取为qr(t)=[000]T。图5预设的参考线速度和角速度图6轨迹跟踪性能的对比分析如图6所示,本文设计的前馈-反馈模糊逻辑控制器比标准反演运动控制器具有更好的轨迹跟踪性能和跟踪精度,且其瞬态性能和跟踪误差的快速收敛表明该控制器对于WMR控制有快速响应能力。在引入外部干扰情况下,WMR在X和Y方向上轨迹跟踪误差分别如图7和图8所示,其中3个干扰信号分别被引入的时间为t1=16s、t2=21s和t3=41s。图7X方向的轨迹跟踪误差图8Y方向的轨迹跟踪误差由图7和图8可知,前馈-反馈控制器在未达到稳定状态时,其轨迹跟踪误差明显优于标准反演控制器,其误差数值均小于0.1。而当机器人系统达到稳定后,前馈-反馈控制器和反演控制器的跟踪误差基本相当,其在X

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 陈思忠;卢凡;吴志成;杨林;赵玉壮;;基于反馈线性化的非线性悬架系统振动状态观测[J];振动与冲击;2015年20期

2 杨敏;梅劲松;廖里程;;非完整轮式移动机器人反演滑模轨迹跟踪控制器设计[J];机械制造与自动化;2015年05期

3 武志涛;徐建英;;基于反馈线性化的直线电动机伺服平台轨迹跟踪控制研究[J];电工技术学报;2015年13期

4 赵润州;徐卸古;张西正;;考虑参数不确定性和外界干扰的移动机器人轨迹跟踪控制[J];制造业自动化;2015年03期

5 杨延西;张浩;辛志波;;基于滑模变结构的轮式移动机器人Leader-Follower编队控制[J];西安理工大学学报;2014年04期

6 叶锦华;李迪;叶峰;;输入受限的非完整移动机器人的自适应模糊控制[J];中国机械工程;2014年08期

7 罗俊芝;杨万利;李红燕;刘艳霞;;两轮自平衡机器人的无源控制器设计[J];计算机工程与应用;2015年05期

8 张扬名;刘国荣;杨小亮;;基于滑模变结构的移动机器人轨迹跟踪控制[J];计算机工程;2013年05期

9 崔明月;孙棣华;李永福;刘卫宁;;轮子纵向打滑条件下的移动机器人自适应跟踪控制[J];控制与决策;2013年05期

10 张扬名;刘国荣;兰永红;;一种改进的移动机器人轨迹跟踪迭代学习方法[J];计算机应用研究;2012年10期

【共引文献】

相关期刊论文 前9条

1 郑伟勇;李艳玮;;基于前馈-反馈的移动机器人轨迹跟踪控制[J];计算机工程与设计;2017年02期

2 叶锦华;吴海彬;;不确定轮式移动机器人统一自适应神经网络H_∞控制[J];中国机械工程;2017年02期

3 王保防;张瑞雷;郭健;陈庆伟;;纵向打滑状态下的轮式移动机器人编队控制[J];电子学报;2017年01期

4 李小楠;于浩;;非完整轮式车辆路径跟踪控制[J];无线电工程;2016年10期

5 姜烽;申q

本文编号:2657650


资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/2657650.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户66566***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com