轮式全向移动物流平台的运动学建模与轨迹跟踪控制

发布时间：2017-12-15 00:21

  本文关键词：轮式全向移动物流平台的运动学建模与轨迹跟踪控制

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【摘要】：随着工业4.0浪潮在中国的蓬勃兴起,机器人的应用已逐渐成为企业智能化升级的新常态。物流行业在电子商务的催化下,也迎来了新的需求和挑战。传统物流已经难以满足新的需求,高自动化的新型物流正在兴起。物料搬运设备如何能够通过合理的移动结构和有效的控制算法快速地完成任务,既能够适应工作环境、实现工作目标,又能够显现出相当的智能性,成为目前企业发展模式中一个亟待解决的关键问题。本文在借鉴国内外现有资料和研究成果的基础上,分析麦克纳姆轮、正交轮、球轮和偏心万向轮的结构特点,对单轮式、三轮式及四轮式等不同轮系构型进行分析对比,最终选择四个麦克纳姆轮构成的矩形式分布结构作为全向移动物流平台的底盘运动结构,并在SolidWorks软件上完成了底盘模型的建立。为了描述和预测全向轮式移动物流平台的运动,采用几何数学分析方法建立单个麦克纳姆轮和平台整体的运动学方程,并对运动学方程中的雅克比矩阵进行分析,最后给出了各个轮子速度之间的约束关系,为避免由于轮系速度不协调性所造成轮子打滑的状况提供了理论依据;运用表面接触力学的相关知识分析了麦克纳姆轮驱动轮、从动滚子的受力情况,并在考虑到实际环境因素摩擦力后,运用拉格朗日方程推导出全向移动物流平台的动力学模型。通过建立轨迹跟踪误差方程,将各个误差变量作为控制系统的反馈输入量,采用反演算法设计轨迹跟踪控制律,并给出平台的线速度和角速度的控制方程;通过建立全向移动物流平台的位姿误差方程和速度跟踪误差方程,基于动力学模型,采用反演式模糊系统控制算法设计全向移动物流平台的轨迹跟踪控制律,最后给出驱动力的控制方程。为了验证控制算法的跟踪性能,选用MATLAB仿真软件对算法进行仿真实验,并对仿真结果进行分析说明。
【学位授予单位】：北京印刷学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP391.9;F252;F253.9

【参考文献】

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本文编号：1289941