农用履带机器人轨迹跟踪控制系统设计与试验

发布时间：2024-04-10 05:01

　　为提高农用履带机器人智能化程度,设计并搭建由双侧电机驱动的机器人轨迹跟踪控制系统。在履带机器人运动学模型基础上,设计一种融合Lyapunov方法和反演滑模技术的轨迹跟踪控制律,并基于运动学约束,给出对应修正控制律。利用Simulink搭建轨迹跟踪仿真系统,结果表明,3种控制律均达到控制效果,而新提出的融合控制律收敛效果优于其他两种控制律。由电机控制器、南方S82RTK-GPS移动站、北微倾角传感器、上位机等组成轨迹跟踪控制系统,并运用融合控制律开展试验。实际试验结果表明,机器人在3种不同参考轨迹下,均可实现轨迹跟踪控制目标,验证控制系统有效性和可靠性。

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

图9圆形跟踪误差变化

图8圆形轨迹跟踪5.4田间轨迹跟踪试验

图1运动学模型及轨迹误差模型

由此建立全局坐标系下机器人运动学模型为:其中，线速度v和角速度ω由两侧履带速度及其中心距决定，两侧履带速度由两侧驱动电机转速、传动比和驱动轮半径共同决定，则有：

图2直线轨迹跟踪仿真

由图2可知，3种控制律均使误差得到收敛并成功跟踪参考轨迹，其中融合控制律控制效果明显优于基于Lyapunov方法控制律和反演滑模控制律，3种控制律在稳定后xe、ye、θe均<0.01。5试验结果与分析

图3控制器结构

该型农用履带机器人用于设施农业犁耕作业环境时，为保证足够驱动力矩，减速器减速比i为50。其驱动电机最大转速Nmax为25r·s-1，最大加速度Mmax为25r·s-2，驱动轮半径为0.2m，机体宽度L为0.7m，履带宽度d为0.25m，根据式（19～20），选取最大线速....

本文编号：3950192